12. Протоколи маршрутизації на основі “стану каналу”

    1. Маршрутизація на основі стану каналу

На відміну від протоколів вектора відстані протоколи маршрутизації типу стану каналу можуть створити “повну картину”, або топологію мережі шляхом збору інформації від усіх інших маршрутизаторів.

Протоколи стану каналу використовують інформацію про стан каналу для створення топологічної карти та вибору найкращого шляху до всіх мереж призначення в топології.

Протоколи стану каналу не використовують періодичні оновлення. Після того, як наступила конвергенція мережі, оновлення надсилається тільки тоді, коли відбувається зміна в топології.

Корпоративні мережі і провайдери використовують протоколи на базі стану каналу, що пов'язано з їх ієрархічною структурою та можливістю масштабування для великих мереж. Протоколи маршрутизації на основі векторів відстаней не є правильним вибором для складної корпоративної мережі.

Протоколи маршрутизації на основі стану каналу, також відомі, як протоколи найкоротшого шляху побудовані на використанні алгоритму Дейкстри (Edsger Dijkstra's shortest path first (SPF) algorithm). До них належать:

• Open Shortest Path First (OSPF);

• Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS).

Алгоритм Дейкстри, або алгоритм коротшого шляху враховує вартість кожної ділянки шляху від відправника до отримувача.

Кожен маршрутизатор визначає вартість до кожного пункту призначення. Іншими словами, кожен маршрутизатор обчислює алгоритм SPF та визначає вартість із своєї власної точки зору.

Принцип роботи протоколів стану каналу такий:

1. Кожен маршрутизатор дізнається про свої безпосередньо підключені мережі. Це здійснюється завдяки виявленню, що інтерфейс знаходиться в активному стані.

2. Кожен маршрутизатор, несе відповідальність за роботу зі своїми сусідами з безпосередньо під’єднаних мереж. Як і в EIGRP, маршрутизатори стану каналу обмінюються пакетами-вітаннями з іншими маршрутизаторами, які підтримують протокол стану каналу.

3. Кожен маршрутизатор створює LSP пакет (Link-State Packet), що містить стан кожного безпосередньо під’єднаного каналу. Це здійснюється шляхом запису відповідної інформації про кожного сусіда, у тому числі його ідентифікатор (neighbor ID), тип каналу та пропускну здатність.

4. Кожен маршрутизатор розсилає пакети LSP до всіх сусідів, які зберігають всі отримані LSP в базі даних. Сусіди потім передають LSP пакети своїм сусідам. Таким чином всі маршрутизатори в домені протоколу отримають LSP пакети. Кожен маршрутизатор зберігає копію кожного LSP, отриманого від своїх сусідів у локальній базі даних.

5. Кожен маршрутизатор використовує базу даних, щоб побудувати повну карту топології і обчислити оптимальний шлях до кожної мережі призначення. Алгоритм SPF використовується для побудови карти топології та визначення найкращого шляху до кожної з мереж.

Канал (Link)

В протоколах маршрутизації стану каналу, link – це інтерфейс маршрутизатора. Як і в протоколах вектора відстані та статичній маршрутизації, інтерфейс повинен бути налаштований з правильною IP-адресою та мережевою маскою і повинен бути в піднятому стані, щоб протокол стану каналу міг дізнатися про link.

Стан каналу (Link-State)

Це інформація про стан каналу (link-states). Ця інформація включає в себе:

• IP-адресу інтерфейсу та маску підмережі.

• Тип мережі (Ethernet, Serial point-to-point link).

• Вартість каналу (cost of link).

• Cусідні (neighbor) маршрутизатори.

Протоколи маршрутизації на базі стану каналу мають ряд переваг в порівнянні з протоколами вектора відстані.

Будують топологічну карту.

Протоколи стану каналу створюють топологічну карту, або SPF дерево топології мережі. Протоколи вектора відстані не мають топологічної карти мережі. Маршрутизатори з підтримкою протоколу вектора відстані мають тільки список мереж, який включає в себе вартість (відстань) та маршрутизатори наступного переходу (напрям) до цих мереж. Оскільки протоколи стану каналу обмінюються повідомленнями про стан каналу, алгоритм SPF може побудувати SPF дерево мережі. Використовуючи дерево SPF, кожен маршрутизатор може самостійно визначити найкоротший шлях до будь-якої мережі.

Швидка конвергенція.

Отримавши LSP пакет протоколи стану каналу відразу ж відправляють LSP пакет через всі інтерфейси, крім інтерфейсу, з якого був отриманий LSP пакет. Протоколи вектора відстані повинні обробити кожне оновлення маршрутизації та оновити таблицю маршрутизації перед надсиланням на інші інтерфейси.

Оновлення по події.

Після початкового надсилання LSP, протоколи стану каналу відправляють LSP лише тоді, коли є зміни в топології. LSP містить інформацію лише про змінені стани каналів. Протоколи стану каналу не надсилають періодичних оновлень.

Ієрархічний дизайн.

Протоколи маршрутизації стану каналу використовують концепцію областей, що дозволяє створювати ієрархічний дизайн мереж для агрегації (сумування) маршрутів та ізолювати проблеми маршрутизації в межах однієї області.