2.3.2 Протоколи маршрутизації на підставі аналізу стану каналу

Протоколи маршрутизації на підставі аналізу стану каналу (link-state routing protocols), такі як протокол першого найкоротшого відкритого маршруту Open Shortest Path First (OSPF) і протокол обміну даними поміж проміжними системами Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS), використовують в роботі модель розподілюваних баз даних і вважаються за найскладніші протоколи маршрутизації. Протоколи з аналізом стану каналу працюють на підставі обміну поміж маршрутизаторами спеціальними повідомленнями, які називаються звітами про стан каналу (link states). У цих звітах міститься інформація про з'єднання і вузли домена маршрутизації. Це означає, що на маршрутизаторах, де запущено протоколи аналізу стану каналу, не провадиться обмін маршрутними таблицями, як це робиться в дистанційно-векторних протоколах. Натомість маршрутизатори обмінюються інформацією про найближчих сусідів і про мережі, а також відомостями про метрику для кожного власного з'єднання.

Один зі способів розглядання роботи протоколів маршрутизації на підставі аналізу стану каналу є вельми схожий на складання картинки-головоломки (пазла). Кожен маршрутизатор в мережі генерує один з елементів головоломки (звіт про стан каналу), де описується його стан і спосіб сполучування з іншими елементами головоломки. Окрім того, для сполучування кожного елемента головоломки він надає список відповідних до них метрик. Елемент головоломки, який подає сам маршрутизатор, потім розсилається всією мережею від одного маршрутизатора до іншого доти, допоки всі вузли в домені не одержать його копію. Після завершення цієї процедури всі маршрутизатори в мережі матимуть копії кожного елемента головоломки і зберігатимуть їх в так званій базі даних стану каналів (link state database). Далі маршрутизатори автономно збирають головоломку, внаслідок чого на кожному з них зберігаються ідентичні копії всіх маршрутизаторів в мережі.

Потім, застосовуючи алгоритм найкоротшого першого шляху (shortest path first — SPF), який є більш відомий як алгоритм Дейкстра, маршрутизатори обчислюють дерево найкоротших маршрутів до кожного віддаленого вузла, розміщуючи себе у корені цього дерева.

Нижче подано переваги протоколів аналізу стану канала:

• Не провадиться підрахунок кількості переприймань. Відсутні будь-які обмеження на кількість переприймань, які становлять маршрут. Протоколи аналізу стану каналу працюють на підставі аналізу метрики каналу, а не підрахунку кількості переприймань.

• Надавання відомостей про смугу пропускання. Смуги пропускання каналу й затримки в ньому може бути враховано при обчислюванні найкоротшого маршруту до заданого вузла. Це дозволяє збалансовувати навантаження на канал більш вдало, аніж при підрахунку переприймань.

• Оптимальна конвергенція. Зміни в каналі й на вузлі вмить поширюються по всьому домену за допомогою звітів про стан каналу. Всі маршрутизатори в домені невпинно оновлюватимуть власні таблиці маршрутів (ці процедури є дещо схожі на тригерні оновлювання).

• Підтримка VLSM та CIDR. Протоколи аналізу стану каналу дозволяють вести обмін інформацією про мережні маски як частини інформаційних елементів, котрі пересилаються в домені. Внаслідок цього мережі з масками змінної довжини можуть легко розпізнаватися та маршрутизуватися.

• Оптимізована ієрархічна структура. Тоді як мережі з дистанційно-векторними протоколами є плоскими, протоколи аналізу стану каналу забезпечують механізми для розбивання домена на рівні чи області. Ієрархічна структура мережі дозволяє надійніше виявляти нестабільні ділянки.

Незважаючи на те що алгоритми аналізу стану зв'язків підвищують масштабованість при маршрутизації, що дозволяє застосовувати їх у крупніших і складніших мережах, вони підходять лише для внутрішньої маршрутизації. Самі собою ці протоколи не пропонують глобального розв’язку для багатозв’язкової мережі з міждоменною маршрутизацією, якою є мережа Internet. У надто великих мережах і за коливань маршрутів, що може бути спричинено нестабільністю каналу зв'язку, повторне передавання інформації про стан каналу і пов'язаний з цим перерахунок метрик створює небажане навантаження на окремий маршрутизатор.

Зовнішні протоколи маршрутизації було розроблено для керування таблицями маршрутів, які розрослися, і для підвищення структурованості мережі Internet шляхом розділювання доменів маршрутизації на певні адміністративні одиниці, які називаються автономними системами (autonomous systems — AS), котрі мають власні незалежні правила маршрутизації й унікальні внутрішні протоколи IGP.

Автономна система (autonomous system — AS) — це набір маршрутизаторів, котрі мають єдині правила маршрутизації, керовані однією технічною адміністрацією і працюють на одному з протоколів IGP (для внутрішньої маршрутизації AS може використовуватися і кілька IGP). Для всієї решти мережі AS є кінцевим простим елементом і сприймається як єдине ціле. Реєстром мережі Internet чи провайдером кожній AS призначається унікальний ідентифікаційний номер. Маршрутизація поміж різними AS здійснюється за допомогою протоколу зовнішнього шлюзу, такого як BGP-4.