Реферат №13 Рохтин Я.А

Конспект лекции 13: Протоколы маршрутизации

Введение в маршрутизацию

Маршрутизация — это процесс выбора оптимального маршрута для передачи данных между устройствами в сети. Она реализуется на третьем уровне модели OSI и основывается на таблицах маршрутизации, которые содержат информацию о сетевых адресах назначения. Маршрутизатор анализирует адрес назначения, выбирает наилучший путь на основе метрики и передает данные на следующий маршрутизатор, пока пакет не достигнет адресата.

Существует два основных подхода к маршрутизации:

1. Статическая маршрутизация — маршруты задаются вручную администратором и остаются неизменными.

2. Динамическая маршрутизация — маршруты обновляются автоматически с помощью маршрутизирующих протоколов, которые обмениваются информацией о топологии сети.

Автономные системы (AS) и их маршрутизация

Автономная система (AS) — это совокупность сетей под единым административным управлением. Маршрутизация в AS и между ними различается:

• Внутри AS маршруты прокладываются протоколами внутреннего шлюза (Interior Gateway Protocols, IGP): RIP, OSPF, EIGRP и др.

• Между AS маршруты организуются протоколами внешнего шлюза (Exterior Gateway Protocols, EGP), самым популярным из которых является BGP.

Протоколы IGP классифицируются на:

• Протоколы вектора расстояния (distance-vector), где маршруты выбираются на основе метрики количества переходов (hop count).

• Протоколы состояния канала (link-state), которые строят маршруты на основе полной информации о топологии сети.

Основные функции маршрутизаторов

1. Определение пути: маршрутизатор выбирает оптимальный маршрут на основе сетевого адреса назначения и параметров метрики.

2. Коммутация пакетов: маршрутизатор принимает данные на входном интерфейсе и передает их на выходной интерфейс, соответствующий выбранному маршруту.

Метрики маршрутов включают:

• Пропускную способность соединения.

• Задержку в передаче данных.

• Надежность соединения.

• Загрузку сети.

• Количество переходов (hop count).

• Стоимость маршрута.

Маршрутизаторы могут использовать одну или несколько метрик одновременно, что позволяет выбирать наиболее эффективные маршруты.

Протоколы маршрутизации

1. Протоколы вектора расстояния:

Обновляют маршрутные таблицы путем обмена информацией между соседними маршрутизаторами.

Недостаток — медленная конвергенция, которая может вызывать ошибки в маршрутизации.

Примеры:

RIP (Routing Information Protocol):

Использует hop count как метрику.

Ограничение — максимум 15 переходов, что делает протокол пригодным для небольших сетей.

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol):

Использует несколько метрик, включая полосу пропускания, задержку, загрузку и надежность.

Поддерживает до 255 переходов.

EIGRP (Enhanced IGRP):

Гибридный протокол, сочетающий элементы distance-vector и link-state.

Обеспечивает быструю конвергенцию и экономию полосы пропускания.

2. Протоколы состояния канала:

Быстро реагируют на изменения в сети.

Используют базу данных состояния канала (link-state database), чтобы находить кратчайший маршрут (shortest path first).

Примеры:

OSPF (Open Shortest Path First):

Подходит для больших сетей.

Обеспечивает взаимодействие между оборудованием разных производителей.

IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System):

Поддерживает сложные топологии и часто используется в крупных сетях.

3. BGP (Border Gateway Protocol):

Используется для маршрутизации между автономными системами.

Выбирает маршруты на основе сетевых политик, избегает маршрутных петель.

Широко применяется в магистральных сетях и у интернет-провайдеров.

Проблемы маршрутных петель и их решение

Маршрутные петли возникают из-за медленной конвергенции или ошибок в таблицах маршрутизации. Петля приводит к бесконечной циркуляции пакетов и перегрузке сети.

Методы борьбы с маршрутными петлями:

1. Ограничение hop count: в RIP предел равен 15, после чего маршрут считается недостижимым.

2. Поле TTL (Time To Live): уменьшение счетчика в каждом маршрутизаторе. При достижении нуля пакет отбрасывается.

3. Принцип расщепления горизонта (split horizon): маршрутизатор не отправляет информацию о маршруте тому интерфейсу, от которого он ее получил.

4. Удаление маршрута (route poisoning): маршрутизатор объявляет маршрут недоступным, устанавливая для него максимальное значение метрики.

5. Мгновенные обновления (triggered update): информация о топологии обновляется сразу после обнаружения изменений.

6. Таймер удержания (holddown timer): предотвращает преждевременные изменения маршрутов, давая время на распространение корректной информации.

Особенности RIP и его улучшения

Протокол RIP реализует алгоритм Беллмана-Форда, который позволяет маршрутизаторам последовательно обновлять маршрутную информацию. Однако его медленная конвергенция делает протокол пригодным только для небольших сетей. В RIP используются механизмы предотвращения петель, такие как ограничение hop count и расщепление горизонта.

Улучшенная версия, RIPv2, поддерживает бесклассовую маршрутизацию и работу с масками переменной длины (VLSM), что делает его более гибким для современных сетей. Однако по сравнению с OSPF или EIGRP, RIP все еще остается менее эффективным.

Заключение

Протоколы маршрутизации обеспечивают гибкость и устойчивость сетей, позволяя адаптироваться к изменениям и поддерживать согласованную информацию во всей топологии. Выбор протокола зависит от масштабов сети, требований к скорости передачи данных и доступных ресурсов. RIP подходит для небольших сетей благодаря простоте и низким требованиям к оборудованию, в то время как OSPF и BGP находят применение в крупных сетях с высокими требованиями к производительности и масштабируемости.