Протоколы маршрутизации

Алгоритмы маршрутизации играют важную роль в IP-сетях. Главным пара­метром при маршрутизации пакета является IP-адрес его места назначения. Проблема оптимальной маршрутизации в современной сети Internet, насчиты­вающей уже давно более 10 млн узлов, весьма сложна. Протокол IP делит все машины на маршрутизаторы (Router) и обычные компьютеры (Host), после­дние, как правило, не рассылают свои маршрутные таблицы. Предполагается, что маршрутизатор владеет исчерпывающей информацией о правильных мар­шрутах, обычный же компьютер имеет минимальную маршрутную информа­цию (например, адрес маршрутизатора локальной сети) и все необходимые для решения этой проблемы данные получает из маршрутизатора.

Автономная система (AS) может содержать множество маршрутизаторов, но взаимодействие с другими AS она осуществляет только через один марш­рутизатор, называемый пограничным (Border Gateway, именно они дали назва­ние протоколам BGP). Пограничный маршрутизатор необходим, когда авто­номная система имеет более одного внешнего трафика, в противном случае его функции выполняет порт внешнего подключения (Gateway). Если адресат достижим более чем одним путем, маршрутизатор должен сделать выбор мар­шрута на основании оценки маршрутов кандидатов. Обычно каждому сегмен­ту, составляющему маршрут, присваивается некоторая оценка, например, тран­зитный маршрутизатор. Каждый протокол маршрутизации использует свою систему оценки маршрутов. Оценка сегмента маршрута называется метри­кой.

Маршрутизатор может использовать два протокола маршрутизации одно­временно: один - для внешних связей, другой *- для внутренних. Все протоколы обмена маршрутной информацией стека TCP/IP относятся к классу адаптив­ных протоколов, которые, в свою очередь, разделены на две группы, каждая из которых связана с одним из следующих типов алгоритмов:

• дистанционно-векторный алгоритм (DVA - Distance Vector Algorithms),

• алгоритм состояния связей (LSA - Link State Algorithms).

В алгоритмах дистанционно-векторного типа каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор расстояний от себя до всех известных ему сетей. Под расстоянием обычно понимают число промежуточных маршрутизаторов через которые пакет должен пройти преж­де, чем попадет в соответствующую сеть. Может использоваться и другая метрика, учитывающая не только число транзитных пунктов, но и время про­хождения пакетов по связи между соседними маршрутизаторами. Получив вектор от соседнего маршрутизатора, каждый маршрутизатор добавляет к нему информацию об известных ему других сетях, о которых он узнал непосред­ственно (если они подключены к его портам) или из аналогичных объявлений других маршрутизаторов, а затем снова рассылает новое значение вектора по сети. В результате каждый маршрутизатор узнает информацию об имеющихся в интерсети сетях и о расстоянии до них через соседние маршрутизаторы.

Дистанционно-векторные алгоритмы хорошо работают только в небольших сетях. В больших сетях они засоряют линии связи интенсивным широковеща­тельным трафиком, к тому же изменения конфигурации отрабатываются по этому алгоритму не всегда корректно, так как маршрутизаторы не имеют точ­ного представления о топологии связей в сети, а располагают только обобщен­ной информацией - вектором дистанций, к тому же полученной через посред­ников. Работа маршрутизатора в соответствии с дистанционно-векторным протоколом напоминает работу моста, так как точной топологической картины сети такой маршрутизатор не имеет.

Наиболее распространенным протоколом, основанным на дистанционно-век­торном алгоритме, является протокол REP (Routing Information Protocol, RFC- 1058, -1721-27), разработанный фирмой Xerox.

Алгоритмы состояния связей обеспечивают каждый маршрутизатор ин­формацией, достаточной для построения точного графа связей сети. Все мар­шрутизаторы работают на основании одинаковых графов, что делает процесс маршрутизации более устойчивым к изменениям конфигурации. Широковеща­тельная рассылка используется здесь только при изменениях состояния свя­зей, что происходит в надежных сетях не так часто. Для того чтобы понять, в каком состоянии находятся линии связи, подключенные к его портам, маршру­тизатор периодически обменивается короткими пакетами со своими ближай­шими соседями. Этот трафик также широковещательный, но он циркулирует только между соседями и поэтому не так засоряет сеть.