1 Мета роботи

Метою роботи № 20 “Програмна реалізація маршрутизації” є ознайомлення з основним програмним забезпеченням та протоколами маршрутизації мережі INTERNET. Набуття практичних навичок у керуванні маршрутизацією в ОС сімейства UNIX.

2 Основні положення

2.1 Основи міждоменної маршрутизації

Мережа Internet є конгломератом автономних систем, які поділяють поміж собою зони адміністративної відповідальності й визначають для різних організацій правила маршрутизації. Автономні системи створюються на базі маршрутизаторів, які можуть працювати з протоколами внутрішнього шлюзу IGP, такими як: протокол інформації про маршрути RIP, розширений протокол внутрішнього шлюзу EIGRP, протокол переважного вибору найкоротшого шляху OSPF і протокол обміну маршрутною інформацією поміж проміжними системами IS-IS. Всі протоколи, граничні з ними, взаємодіють за допомогою протоколу зовнішнього шлюзу EGP. На сьогодні стандартом де-факто для мережі Internet є протокол граничного шлюзу версії 4 (Border Gateway Protocol Version 4 – BGP-4), описаний в RFC 1771.

2.2 Огляд маршрутизаторів та схем маршрутизації

Маршрутизатори – це пристрої, які регулюють напрямок трафіка поміж хостами. Вони створюють маршрутні таблиці, які містять інформацію про всі маршрути до всіх відомих їм вузлів. Нижче описано етапи маршрутизації.

1. На маршрутизаторах запускаються спеціальні програми, які називають протоколами маршрутизації (routing protocols). Ці програми слугують для приймання й передавання маршрутної інформації іншими маршрутизаторами в мережі.

2. Маршрутизатори використовують інформацію про маршрути для заповнювання власних таблиць маршрутів, пов’язаних з відповідним протоколом маршрутизації.

3. Маршрутизатори сканують таблиці маршрутів різних протоколів маршрутизації (якщо використовуються кілька протоколів маршрутизації) і обирають один чи кілька оптимальних шляхів задля доставляння трафіка до пункту призначення.

4. Маршрутизатори взаємодіють при передаванні трафіка з наступними найближчими пристроями, котрі містять адресу канального рівня, і з локальними інтерфейсами, використовуваними для пересилання пакетів до пунктів призначення.

5. Інформація про пересилання для наступних найближчих пристроїв (адреса канального рівня та активний інтерфейс) розміщується на маршрутизаторі в таблиці маршрутів пересилання (forwarding table).

6. Коли маршрутизатор приймає пакет, він аналізує заголовок пакета і виокремлює адресу одержувача.

7. Далі маршрутизатор консультується з таблицею маршрутів пересилання й отримує звідти відомості про активний інтерфейс (через що передавати) і про адресу наступного найближчого пристрою, звідки можна потрапити до пункту призначення (куди передавати).

8. Маршрутизатор, окрім того, виконує всі необхідні додаткові функції (такі як зменшення значення "часу життя" TTL і керування параметрами типу сервісу TOS), а потім пересилає пакет на відповідний пристрій.

9. Всі ці дії тривають доки, допоки пакет не дістанеться хоста одержувача. Така схема відбиває парадигму про маршрутизацію через проміжні вузли (hop-by-hop), яка зазвичай застосовується в мережах з комутацією пакетів.

Поштовхом для розробляння протоколів зовнішнього шлюзу, таких як BGP, було те, що протоколи внутрішнього шлюзу не надто добре масштабувалися в мережах, крупніших за рівень підприємства, з тисячами вузлів і сотнями тисяч маршрутів. Протоколи внутрішнього шлюзу не було передбачено для таких цілей.

Маршрутизація має сенс в потужно розгалужених мережах і ґрунтується на використовуванні так званих таблиць маршрутизації. Така таблиця є на кожному хості, використовуваному в ролі маршрутизатора. У ній міститься інформація про навколишні хости й відомі маршрути, на підставі якої маршрутизатор обиратиме оптимальний шлях для передавання даних.

При оцінюванні й виборі маршруту використовуються так звані метрики оцінювання. В якості такої метрики виступають будь-які критерії, за якими можна оцінювати маршрут. Різні протоколи маршрутизації можуть використовувати різні метрики, тобто здійснювати вибір оптимального маршруту, виходячи з аналізу різноманітних параметрів. Розглянемо основні протоколи маршрутизації.

RIP — один зі старих протоколів маршрутизації, розроблених компанією Xerox. Метрикою оцінювання у цьому протоколі є кількість переходів, яку і має здійснити пакет даних від відправляча до одержувача. Цей протокол розроблявся за часів невеликих мереж. Тому всі вузли, котрі перебувають на відстані понад 15 переходів, він сприймає за недосяжні. Отже в мережах, в яких в одному ланцюжку може бути вбудовано понад 15 маршрутизаторів, використовувати протокол RIP не можна. Даний протокол використовується демоном routed.

RIP-2 — оптимізована версія протоколу RIP. Одне з основних удосконалень полягає в тому, що разом з адресою наступного переходу передається мережна маска. Завдяки цьому спрощується керування мережами, в яких є підмережі.

OSPF — найпопулярніший і широко використовуваний протокол маршрутизації. У його підґрунтя закладено спеціальний математичний алгоритм, який дозволяє обчислювати оптимальні маршрути. Цей протокол є топологічним, тобто враховує стан каналу. OSPF — достатньо складний протокол, але порівняно з RIP цей протокол має такі переваги: можливість керування кількома маршрутами, можливість розподілювання мережі на сегменти, які надаватимуть один одному лише високорівневі дані маршрутизації. Цей протокол рекомендується використовувати в мережах з розгалуженою структурою, в якій може виникати велика кількість дублюючих маршрутів.