27. 2 Застосування масок змінної довжини

 

Застосування масок змінної довжини забезпечує заощадливіше використання адресного простору. Приклад розподілу адресного простора з масками змінної довжини для попереднього прикладу наведено у таблиці 1.3 [1]. Основна ідея застосування VLSM полягає в тому, що на відміну від технології FLSM, для кожної підмережі маска обчислюється окремо.

Зауважимо, що застосування технології VLSM дозволяє не лише заошадити простір ІР-адресів, а й в деяких випадках дозволяє розв’язати задачу сегментації мережі, яка була б неможливою у випадку застосування технології FLSM.

Розглянемо такий приклад. Нехай провайдер виділив номер мережі класу С: 210.100.45.0 і адміністратору треба організувати чотири підмережі з кількістю вузлів 120, 58, 28 та 4. Зазначимо, що дану задачу принципово неможливо розв’язати з використанням масок постійної довжини. Це пов’язано з тим, що маску підмережі слід вибирати для найбільшої кількості вузлів (для того, щоб кожен вузол в кожній під мережі мав унікальну адресу). Отже в нашому випадку, маска підмережі буде 255.255.255.128. Це говорить про те, що з восьми бітів ІР-адреси, які відповідають за нумерацію вузлів один біт виділено для нумерації підмереж. Отже ми можемо отримати лише двіпідмережі  замість бажаних чотирьох.

Обчислення маски окремо для кожної підмережі дозволяє розв’язати поставлену задачу (табл. 1.4).

 

Таблиця 1.3 - Поділ адресного простору мережі класу В з використанням технології VLSM.

1 октет	2 октет		3 октет								4 октет
Поле номеру мережі класу В		№ підмережі						Поле адреса вузла
129	44
10000001       ...   10000001	00101100 ...   00101100		0 ...   0	0000000       ...   1111111							00000000 ...   11111111			Мережа 129.44.0.0 Маска 255.255.128.0 Вузлів: 215-2
10000001       ...   10000001	00101100       ...   00101100		1 0 ...   1 0		000000       ...   111111					00000000       ...   11111111			Мережа 129.44.128.0 Маска 255.255.192.0 Вузлів: 214-2
10000001       ...   10000001	00101100       ...   00101100		1 1 0 0 0 0 0 0 ...   1 1 0 0 0 0 0 0								0 0 0 0 0 0 ...   0 0 0 0 0 0	00 ...   11			Мережа 129.44.192.0 Маска 255.255.255.248 Вузлів: 24-2
Діапазон адрес (213 - 4) вільний для утворення нових мереж
10000001 ...   10000001	00101100 ...   00101100		1 1 1 ...   1 1 1				00000 ...   11111				00000000       ...   11111111			Мережа 129.44.224.0 Маска 255.255.224.0 Вузлів: 213-2

 

 

Таблиця 1.4  Поділ адресного простору мережі класу С з використанням технології VLSM.

1 октет	2 октет	3 октет	4 октет
Поле номеру мережі класу С			Поле адреси вузла
210	100	45
210	100	45	0 ..   0	0000000      ...   1111111					Мережа 210.100.45.0 Маска 255.255.255.128 Вузлів: 27-2=126
210	100	45	1 0  ...   1 0		000000     ...   111111			Мережа 210.100.45.128 Маска 255.255.255.192 Вузлів: 26-2=62
210	100	45	1 1 0  ...   1 1 0			00000     ...   11111			Мережа 210.100.45.192 Маска 255.255.255.224 Вузлів: 25-2=30
210	100	45	1 1 1 0 0  ...   1 1 1 0 0				000     ...   111		Мережа 210.100.45.224 Маска 255.255.255.224 Вузлів: 23-2=6

 

47. Протокол OSPF (Open Shortest Pass First, RFC-1245-48, RFC-1583-1587, алгоритмы предложены Дикстрой) является альтернативой RIP в качестве внутреннего протокола маршрутизации. OSPF представляет собой протокол состояния маршрута (в качестве метрики используется - коэффициент качества обслуживания). Каждый маршрутизатор обладает полной информацией о состоянии всех интерфейсов всех маршрутизаторов (переключателей) автономной системы. Протокол OSPF реализован в демоне маршрутизации gated, который поддерживает также RIP и внешний протокол маршрутизации BGP.

Автономная система может быть разделена на несколько областей, куда могут входить как отдельные ЭВМ, так и целые сети. В этом случае внутренние маршрутизаторы области могут и не иметь информации о топологии остальной части AS. Сеть обычно имеет выделенный (designated) маршрутизатор, который является источником маршрутной информации для остальных маршрутизаторов AS. Каждый маршрутизатор самостоятельно решает задачу оптимизации маршрутов. Если к месту назначения ведут два или более эквивалентных маршрута, информационный поток будет поделен между ними поровну. Переходные процессы в OSPF завершаются быстрее, чем в RIP. В процессе выбора оптимального маршрута анализируется ориентированный граф сети. Ниже описан алгоритм Дикстры по выбору оптимального пути. На иллюстративном рис. 4.2.11.2.1 приведена схема узлов (A-J) со значениями метрики для каждого из отрезков пути. Анализ графа начинается с узла A (Старт). Пути с наименьшим суммарным значением метрики считаются наилучшими. Именно они оказываются выбранными в результате рассмотрения графа (“кратчайшие пути“).

48. Протокол IGRP разработан фирмой CISCO для своих многопротокольных маршрутизаторов в середине 80-х годов. Хотя этот протокол и не является стандартным, я счел возможным включить его описание, так как маршрутизаторы этой фирмы относятся к наиболее массовым. IGRP представляет собой протокол, который позволяет большому числу маршрутизаторов координировать свою работу. Основные достоинства протокола (описание протокола взято из депозитария FTP.CISCO.COM/pub/igrp.doc).

стабильность маршрутов даже в очень больших и сложных сетях;

быстрый отклик на изменения топологии сети;

минимальная избыточность. Поэтому IGRP не требует дополнительной пропускной способности каналов для своей работы;

разделение потока данных между несколькими параллельными маршрутами, примерно равного достоинства;

учет частоты ошибок и уровня загрузки каналов;

возможность реализовать различные виды сервиса для одного и того же набора информации.

Сегодняшняя реализация протокола ориентирована на TCP/IP. Однако, базовая конструкция системы позволяет использовать IGRP и с другими протоколами. IGRP имеет некоторое сходство со старыми протоколами, например с RIP и Hello. Здесь маршрутизатор обменивается маршрутной информацией только с непосредственными соседями. Поэтому задача маршрутизации решается всей совокупностью маршрутизаторов, а не каждым отдельно.

Для того чтобы исключить осцилляции маршрутов, протокол IGRP должен игнорировать новую информацию в течение нескольких минут после ее возникновения. OSPF-протокол вынужден использовать большую избыточность информации по сравнению с IGRP, как на уровне базы маршрутных данных, так и в процессе обмена с внешней средой.

IGRP используется в маршрутизаторах, которые имеют связи с несколькими сетями и выполняют функции переключателей пакетов. Когда какой-то объект в одной сети хочет послать пакет в другую сеть, он должен послать его соответствующему маршрутизатору. Если адресат находится в одной из сетей, непосредственно связанной с маршрутизатором, он отправляет этот пакет по месту назначения. Если же адресат находится в более отдаленной сети, маршрутизатор перешлет пакет другому маршрутизатору, расположенному ближе к адресату. Здесь также как и в других протоколах для хранения маршрутных данных используются специализированные базы данных.

Протокол IGRP формирует эту базу данных на основе информации, которую он получит от соседних маршрутизаторов. В простейшем случае находится один путь для каждой из сетей. Сегменты пути характеризуются используемым сетевым интерфейсом, метрикой и маршрутизатором, куда следует сначала послать пакет. Метрика - то число, которое говорит о том, насколько хорош данный маршрут. Это число позволяет сравнить его с другими маршрутами, ведущими к тому же месту назначения и обеспечивающим тот же уровень QOS. Предусматривается возможность (как и в OSPF) разделять информационный поток между несколькими доступными эквивалентными маршрутами. Пользователь может сам разделить поток данных, если два или более пути оказались почти равными по метрике, при этом большая часть трафика будет послана по пути с лучшей метрикой. Метрика, используемая в IGRP, учитывает:

время задержки;

пропускную способность самого слабого сегмента пути (в битах в сек);

загруженность канала (относительную);

надежность канала (определяется долей пакетов, достигших места назначения неповрежденными).

Время задержки предполагается равным времени, необходимому для достижения места назначения при нулевой загрузке сети. Дополнительные задержки, связанные с загрузкой учитываются отдельно.

Среди параметров, которые контролируются, но не учитываются метрикой, находятся число шагов до цели и MTU (maximum transfer unit - размер пакета пересылаемого без фрагментации). Расчет метрики производится для каждого сегмента пути.

Время от времени каждый маршрутизатор широковещательно рассылает свою маршрутную информацию всем соседним маршрутизаторам. Получатель сравнивает эти данные с уже имеющимися и вносит, если требуется, необходимые коррекции. На основании вновь полученной информации могут быть приняты решения об изменении маршрутов. Эта процедура типична для многих маршрутизаторов и этот алгоритм носит имя Белмана-Форда. (см. также описание протокола RIP, RFC-1058). Наилучший путь выбирается с использованием комбинированной метрики, вычисленной по формуле:

[(K1 / Be) + (K2 * Dc)] r [1],

где: K1, K2 = константы;

Be= пропускная способность канала (в отсутствии загрузки) * (1 - загрузка канала);

Dc = топологическая задержка;

r = относительная надежность. (% пакетов, успешно передаваемых по данному сегменту пути). Здесь загрузка измеряется как доля от 1.

Путь, имеющий наименьшую комбинированную метрику, считается лучшим. В такой схеме появляется возможность, используя весовые коэффициенты, адаптировать выбор маршрутов к задачам конечного пользователя.