Маршрутизация. Требования, классификация, алгоритмы, протоколы маршрутизации.
Маршрутизация (Routing) — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.
Статическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором маршруты указываются и изменяются вручную в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Такой способ требует вмешательства администратора каждый раз, когда происходят изменения в топологии сети. С другой стороны, он является наиболее стабильным и требующим минимума аппаратных ресурсов маршрутизатора для обслуживания таблицы.
Динамическая маршрутизация — когда записи в таблице обновляются автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации — RIP, OSPF, EIGRP, IS-IS, BGP, и др. Кроме того, маршрутизатор строит таблицу оптимальных путей к сетям назначения на основе различных критериев — количества промежуточных узлов, пропускной способности каналов, задержки передачи данных и т. п.
Адаптивные алгоритмы (принимают во внимание состояние линии)
Плюсы: возможность динамической адаптации к состоянию сети
Минусы: необходимо постоянно пересчитывать таблицы маршрутизации
Неадаптивные алгоритмы (не принимают во внимание текущее состояние сети, все маршруты рассчитываются до начала использования сети. Они в свою очередь подразделяются на алгоритмы, учитывающие топологию сети (spanning tree, flow based routing) и не учитывающие (flooding)).
Плюсы: простота; хорошие результаты при неизменной топологии и нагрузке.
Минусы: невозможность реагирования на изменения; низкая скорость в неоднородных сетях.
Дистанционно-векторные протоколы
RIP — Routing Information Protocol;
IGRP — Interior Gateway Routing Protocol (лицензированный протокол Cisco Systems);
BGP — Border GateWay Protocol;
EIGRP — Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (на самом деле он гибридный — объединяет свойства дистанционно-векторных протоколов и протоколов по состоянию канала; лицензированный протокол Cisco Systems).
Протоколы состояния каналов связи
IS-IS — Intermediate System to Intermediate System (стек OSI);
OSPF — Open Shortest Path First.
Важнейшие инновации протокола iPv6. Формат пакетов, адресация, настройка сетевых адресов в iPv6. Поддержка мобильности узлов в iPv6.
IPv6 (Internet Protocol version 6) — новая версия протокола IP, призванная решить проблемы, с которыми столкнулась предыдущая версия (IPv4) при её использовании в Интернете, за счёт использования длины адреса 128 бит вместо 32.
Описание полей:
Version: версия протокола; для IPv6 это значение равно 6 (значение в битах — 0110).
Traffic Class: приоритет пакета (8 бит). Это поле состоит из двух значений. Старшие 6 бит используются для классификации пакетов.Оставшиеся два бита используются для контроля перегрузки.
Flow Label: метка потока (позволяет значительно упростить процедуру маршрутизации однородного потока пакетов).
Payload Length: в отличие от поля Total Length в протоколе IPv4 данное поле не включает фиксированный заголовок пакета (16 бит).
Next Header: задаёт тип расширенного заголовка (IPv6 extension), который идёт следующим. В последнем расширенном заголовке поле Next Header задаёт тип транспортного протокола (TCP, UDP и т. д.)
Hop Limit: аналог поля time to live в IPv4 (8 бит).
Source Address и Destination Address: адрес отправителя и получателя соответственно; по 128 бит.
Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast) и многоадресные (Multicast).
Адреса типа Unicast хорошо всем известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности интерфейса, который этому адресу соответствует.
Адреса типа Multicast идентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес, достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.
Автоконфигурирование может производиться двумя способами:
без учета контекста (stateless), когда узел самостоятельно формирует свой адрес "с нуля";
с учетом контекста (stateful), когда узел получает адрес от какого-либо сервиса, располагающего предварительно заданной информацией.
Идея бесконтекстного автоконфигурирования адресов, описываемого спецификациями, состоит в том, чтобы получить глобальный адрес путем объединения локальной составляющей (обычно это идентификатор сетевого интерфейса) и префикса подсети, известного маршрутизаторам (в IPv6 маршрутизаторы являются важным звеном автоматизации административных действий).
При автоконфигурировании адресов выполняется следующая последовательность действий:
генерируется адрес, локальный для подсети;
определяется уникальность этого адреса в пределах подсети;
определяется способ автоконфигурирования;
выясняются префиксы подсети;
генерируется глобальный IP-адрес сетевого интерфейса.
Контекстное автоконфигурирование адресов реализуется на основе протокола динамического конфигурирования хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCPv6 или просто DHCP). Оно позволяет осуществлять распределение пула IP-адресов между множеством узлов с поочередным использованием одного адреса несколькими узлами.
Протокол DHCP построен в модели клиент/сервер. Он состоит из двух логических частей. Одна описывает доставку конфигурационных параметров от DHCP-сервера клиенту, другая - выделение узлам IPv6 адресов и ассоциированных ресурсов.
Прежде чем приступить к контекстному конфигурированию своего сетевого интерфейса, клиент, как и в бесконтекстном случае , должен сгенерировать уникальный адрес, локальный в пределах подсети, и получить от маршрутизатора афиширующее сообщение с установленным флагом M. Затем клиент должен узнать IP-адрес DHCP-агента. Для этого он посылает DHCP-требование по групповому адресу (всем агентам данной подсети), получая в ответ (на адрес, локальный в пределах подсети) афиширующее сообщение с необходимым адресом агента и, быть может, сервера. Располагая адресом DHCP-агента, клиент направляет ему запросы на получение (а в последующем и на освобождение) IP-адреса и других необходимых ресурсов. Сервер поддерживает базу данных выделенных ресурсов и посылают ответы на запросы. Кроме того, посредством особого вида сообщений серверы могут проинформировать клиентов об изменении конфигурации и о необходимости запросить новые значения изменившихся параметров.
Мобильный IPv6 (MIPv6) является улучшенным протоколом, поддерживающим роуминг для мобильных объектов, так что он может перемещаться из одной сети в другую без потери коннективности IP-уровня. Мобильный IPv6 использует большое адресное поле IPv6 и систему выявления соседей, которая упрощает проблему такого переключения на сетевом уровне, сохраняя соединение с приложением и сервисами, когда устройство временно меняет свой IP-адрес. Мобильный IPv6 вводит также новые концепции безопасности, такие как оптимизация маршрутов, когда потоки данных между исходным агентом и мобильным узлом должны быть достаточно безопасными. Сначала устанавливается соединение через туннель с домашним резидентным агентом (НА). Все коммуникации должны быть криптографически защищены.
Основные компоненты MIPv6