Динамические протоколы маршрутизации. Внутренние (RIP, OSPF) и внешние протоколы маршрутизации Internet (EGP, BGP)).

 

Динамическая маршрутизация используется для общения маршрутизаторов друг с другом. Маршрутизаторы передают друг другу информацию о том, какие сети в настоящее время подключены к каждому из них. Маршрутизаторы общаются, используя протоколы маршрутизации.

Внутренние протоколы маршрутизации.

Протокол маршрутной информации (RoutingInformationProtocol) — один из самых простых протоколов маршрутизации. Применяется в небольших компьютерных сетях, позволяет маршрутизаторам динамически обновлять маршрутную информацию (направление и дальность в хопах), получая ее от соседних маршрутизаторов.

Когда маршрутизатор отправляет обновление RIP, он добавляет к метрике маршрута, которую он использует, 1 и отправляет соседу. Сосед получает обновление, в котором указано какую метрику для полученного маршрута ему использовать.

Маршрутизатор отправляет каждые 30 секунд все известные ему маршруты соседним маршрутизаторам. Но, кроме этого, для предотвращения петель и для улучшения времени сходимости, используются дополнительные механизмы:

Splithorizon — если маршрут достижим через определенный интерфейс, то в обновление, которое отправляется через этот интерфейс не включается этот маршрут;

Triggeredupdate — обновления отправляются сразу при изменении маршрута, вместо того чтобы ожидать когда истечет Updatetimer;

Routepoisoning — это принудительное удаление маршрута и перевод в состояние удержания, применяется для борьбы с маршрутными петлями.

Poisonreverse — Маршрут помечается, как не достижимый, то есть с метрикой 16 и отправляется в обновлениях.

В обновлениях RIPv2 могут передаваться до 25 сетей.

Таймеры протокола

Updatetimer — частота отправки обновлений протокола, по истечению таймера отправляется обновление. По умолчанию равен 30 секундам.

Invalidtimer — Если обновление о маршруте не будет получено до истечения данного таймера, маршрут будет помечен как Invalid, то есть с метрикой 16. По умолчанию таймер равен 180 секундам.

Flushtimer (garbagecollectiontimer) — По умолчанию таймер равен 240 секундам, на 60 больше чем invalidtimer. Если данный таймер истечет до прихода обновлений о маршруте, маршрут будет исключен из таблицы маршрутизации. Если маршрут удален из таблицы маршрутизации то, соответственно, удаляются и остальные таймеры, которые ему соответствовали.

Holddowntimer — Запуск таймера произойдет после того, как маршрут был помечен как не достижимый. До истечения данного таймера маршрут будет находиться в памяти для предотвращения образования маршрутной петли и по этому маршруту передается трафик. По умолчанию равен 180 секундам. Таймер не является стандартным, добавлен в реализации Cisco.

В базе данных маршрутов хранятся такие маршруты:

· все маршруты, которые были получены по протоколу RIP,

· все непосредственно присоединённые сети, которые RIP анонсирует соседям,

· суммарныемаршруты.

OSPF (OpenShortestPathFirst) — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-statetechnology).

OSPF использует 5 типов пакетов:

Hello — используется для обнаружения соседей и построения отношений соседства с ними.

DatabaseDescription (DBD) — проверяет синхронизацию базы данных между маршрутизаторами.

Link-StateRequest (LSR) — запрашивает определенные записи о состоянии каналов от маршрутизатора к маршрутизатору.

Link-StateUpdate (LSU) — отправляет определенные записи о состоянии каналов в ответ на запрос.

Link-StateAcknowledgment (LSAck) — подтверждает получение других типов пакетов.

Описание работы протокола.

1. Маршрутизаторы обмениваются hello-пакетами через все интерфейсы, на которых активирован OSPF. Маршрутизаторы, совместно использующие общий канал передачи данных, становятся соседями, когда они приходят к договоренности об определенных параметрах, указанных вихhello-пакетах.

2. На следующем этапе работы протокола маршрутизаторы будут пытаться перейти в состояние смежности со своими соседями. Переход в состояние смежности определяется типом маршрутизаторов, обменивающихсяhello-пакетами, и типом сети, по которой передаются hello-пакеты. OSPF определяет несколько типов сетей и несколько типов маршрутизаторов. Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии смежности, синхронизирует между собой базу данных состояния каналов.

3. Каждый маршрутизатор посылает объявление о состоянии канала маршрутизаторам, с которыми он находится в состоянии смежности.

4. Каждый маршрутизатор, получивший объявление от соседа, записывает информацию, передаваемую в нем, в базу данных состояния каналов маршрутизатора и рассылает копию объявления всем другим своим соседям.

5. Рассылая объявления через зону, все маршрутизаторы строят идентичную базу данных состояния каналов маршрутизатора.

6. Когда база данных построена, каждый маршрутизатор использует алгоритм "кратчайший путь первым" (shortestpathfirst) для вычисления графа без петель, который будет описывать кратчайший путь к каждому известному пункту назначения с собой в качестве корня. Этот граф — дерево кратчайшего пути.

Каждый маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, основываясь на своем дереве кратчайшего пути.

Типы сетей, поддерживаемые протоколом OSPF

· Широковещательные сети со множественным доступом (Ethernet, TokenRing)

· Точка-точка (T1, E1, коммутируемый доступ)

· Нешироковещательные сети со множественным доступом (NonBroadcastMultipleAccess, NBMA) (Framerelay)

В разных типах сетей работа OSPF отличается. В том числе отличается процесс установления отношений соседства и настройки протокола.

Типы маршрутизаторов

Внутренний маршрутизатор (internalrouter) — маршрутизатор, все интерфейсы которого принадлежат одной зоне. У таких маршрутизаторов только одна база данных состояния каналов.

Пограничный маршрутизатор (areaborderrouter, ABR) — соединяет одну или больше зон с магистральной зоной и выполняет функции шлюза для межзонального трафика. У пограничного маршрутизатора всегда хотя бы один интерфейс принадлежит магистральной зоне. Для каждой присоединенной зоны маршрутизатор поддерживает отдельную базу данных состояния каналов.

Магистральный маршрутизатор (backbonerouter) — маршрутизатор, у которого всегда хотя бы один интерфейс принадлежит магистральной зоне. Определение похоже на пограничный маршрутизатор, однако магистральный маршрутизатор не всегда является пограничным. Внутренний маршрутизатор интерфейсы которого принадлежат нулевой зоне, также является магистральным.

Пограничный маршрутизатор автономной системы (AS boundaryrouter, ASBR) — обменивается информацией с маршрутизаторами, принадлежащими другим автономным системам или не-OSPF маршрутизаторами. Пограничный маршрутизатор автономной системы может находиться в любом месте автономной системы и быть внутренним, пограничным или магистральным маршрутизатором.

При разделении автономной системы на зоны, маршрутизаторам принадлежащим к одной зоне не известна информация о детальной топологии других зон.

Разделение на зоны позволяет:

· Снизить нагрузку на ЦП маршрутизаторов за счёт уменьшения количества перерасчётов по алгоритму OSPF

· Уменьшить размер таблиц маршрутизации

· Уменьшить количество пакетов обновлений состояния канала

Каждой зоне присваивается идентификатор зоны (area ID). Идентификатор может быть указан в десятичном формате или в формате записи IP-адреса. Однако идентификаторы зон не являются IP-адресами и могут совпадать с любым назначенным IP-адресом.

Существует несколько типов зон.

1. Магистральная зона (backbonearea) (известная также как нулевая зона или зона 0.0.0.0) - формирует ядро сети OSPF.

2. Стандартная зона (standardarea) -обычная зона, которая создается по умолчанию, принимает обновления каналов, суммарные маршруты и внешние маршруты.

3. Тупиковая зона (stubarea)-не принимает информацию о внешних маршрутах для автономной системы, но принимает маршруты из других зон.

4. Totallystubbyarea - не принимает информацию о внешних маршрутах для автономной системы и маршруты из других зон.

5. Not-so-stubbyarea (NSSA)- передает объявления о состоянии внешних каналов автономной системы.

 

Внешние протоколы маршрутизации.

Существуют протоколы маршрутизации, которые называются протоколами внешних маршрутизаторов (EGP - exteriorgatewayprotocols) или протоколами междоменной маршрутизации (interdomainroutingprotocols). Они предназначены для общения между маршрутизаторами, находящихимися в разных автономных системах. Исторически (и к большому сожалению) предшественником всех EGP был протокол с тем же самым именем: EGP. Более новый EGP - протокол пограничных маршрутизаторов (BGP - BorderGatewayProtocol) в настоящее время используется между магистралью NSFNET и некоторыми региональными сетями, которые подключены к магистрали. Планируется, что BGP заменит собой EGP.

Системы, поддерживающие BGP, обмениваются информацией о доступности сети с другими BGP системами. Эта информация включает в себя полный путь по автономным системам, по которым должен пройти траффик (поток данных), чтобы достичь этих сетей. Эта информация адекватна построению графа соединений AS (автономных систем). При этом возникает возможность легко обходить петли маршрутизации, а также упрощается процесс принятия решений о маршрутизации.

Во-первых, необходимо сказать, что IP датаграмма в AS может принадлежать как к локальному траффику, так и к транзитному траффику. Локальный - это траффик у которого источник и пункт назначения находятся в одной AS. При этом IP адреса источника и назначения указывает на хосты, принадлежащие одной автономной системе. Весь остальной траффик называется транзитным. Основное преимущество использования BGP в Internet заключается в уменьшении транзитного траффика.

Автономная система может принадлежать к следующим категориям:

1. Ограниченная (stub) AS автономная система имеет единственное подключение к одной внешней автономной системе. В такой автономной системе присутствует только локальный траффик.

2. Многоинтерфейсная (multihomed) AS имеет подсоединение к нескольким удаленным автономным системам, однако по ней запрещено прохождение транзитного траффика.

3. Транзитная (transit) AS имеет подключение к нескольким автономным системам и в соответствии с ограничениями может пропускать через себя как локальный, так и транзитный траффик.

Общая топология Internet состоит из транзитных, многоинтерфейсных и ограниченных автономных систем. Ограниченные и многоинтерфейсные автономные системы не нуждаются в использовании BGP - они могут использовать EGP, чтобы обмениваться информацией о доступности с транзитными автономными системами.

BGP позволяет использовать маршрутизацию, основанную на политических решениях (policy-basedrouting). Все правила определяются администратором автономной системы и указываются в конфигурационных файлах BGP. "Политические решения" не являются частью протокола, однако позволяют делать выбор между маршрутами, когда существует несколько альтернативных, и позволяют управлять перераспределением информации. Решения принимаются в соответствии с вопросами безопасности или экономической целесообразности.

BGP отличается от RIP или OSPF тем, что BGP использует TCP в качестве транспортного протокола. Две системы, использующие BGP, устанавливают TCP соединения между собой и затем обмениваются полными таблицами маршрутизации BGP. Обновления представляются в виде изменений таблицы маршрутизации (таблица не передается целиком).

BGP это протокол вектора расстояний, однако, в отличие от RIP (который объявляет пересылки к пункту назначения), BGP перечисляет маршруты к каждому пункту назначения (последовательность номеров автономных систем к пункту назначения). При этом исчезают некоторые проблемы, связанные с использованием протоколов вектора расстояний. Каждая автономная система идентифицируется 16-битным номером.

BGP определяет выход из строя канала или хоста на другом конце TCP соединения путем регулярной отправки сообщения "оставайся в живых" (keepalive) своим соседям. Рекомендуемое время между этими сообщениями составляет 30 секунд. Сообщение "оставайся в живых", которое используется на уровне приложений, независимо от TCP опций "оставайся в живых".