17. Протоколы сбора маршрутной информации rip и ospf.

Метрика – это условная стоимость передачи по сети. Полное измерение конкретного маршрута равно сумме метрик сетей, которые включают в себя маршрут.

Некоторые простые протоколы, подобно протоколу маршрутной информации (RIP – Routing Information Protocol), рассматривают все сети как одинаковые. Тогда стоимость прохождения через каждую сеть — одна и та же, и для определения метрики подсчитываются участки. Так, если пакет, чтобы достигнуть конечного пункта, проходит через 10 сетей, полная стоимость составляет 10 участков.

Другие протоколы, такие как "первоочередное открытие наикратчайших путей" (OSPF — Open Shortest Path First), позволяют администратору назначить стоимость для передачи через сеть, основанную на типе требуемого обслуживания. Маршрут через сеть может иметь различную стоимость (метрику).

Протокол маршрутной информации (RIP – Routing Information Protocol) — внутренний протокол маршрутизации, используется внутри автономной системы. Это очень простой протокол, основанный на применении дистанционного вектора маршрутизации.

Используя вектор расстояния маршрутизации, каждый маршрутизатор периодически делится своей информацией о входах в Интернет со своими соседями:

Распределение информации о входе в автономную систему. Каждый маршрутизатор распределяет информацию о входе соседним автономным системам. Вначале эта информация может быть не подробной. Однако объем и качество информации не играют роли. Маршрутизатор посылает, во всяком случае, все что имеет.

Распределение только соседям. Каждый маршрутизатор посылает свою информацию только к соседям. Он посылает информацию, которую получает через все интерфейсы.

Распределение через регулярные интервалы. Каждый маршрутизатор посылает свою информацию соседней автономной системе через фиксированные интервалы, например, каждые 30 с.

Каждый маршрутизатор хранит таблицы маршрутизации, имеющие один вход для каждой сети назначения, которую маршрутизатор зарегистрировал. Вход содержит:

адрес сети пункта назначения,

кратчайший путь для того, чтобы достичь пункта назначения, отсчитываемый в участках,

следующий участок (следующий маршрутизатор), к которому должен быть доставлен пакет по пути к своему конечному пункту назначения,

счетчик участков – это число сетей, которые пакет пересечет для достижения своего конечного пункта назначения.

Таблица может содержать другую информацию, такую как маску подсети (или префикс) или время, когда этот вход был обновлен. Табл. . показывает пример таблицы маршрутизации.

Таблица 8.1. Таблица вектора расстояния маршрутизации
Номер входа в таблицу участков	Пункт назначения	Счет участков	Следующий участок	Другая информация
0	163.5.0.0	7	172.6.23.4
1	197.5.13.0	5	176.3.6.17
2	189.45.0.0	4	200.5.1.6
3	115.0.0.0	6	131.4.7.19

Этапы создания маршрутных таблиц:

создание минимального маршрута таблицы при включении средствами TCP/IP

рассылка специальными сообщениями протоколами RIP min таблицы соседям (в UDP диаграмме)

получение RIP сообщений от соседей при этом маршрутизаторе:

а) увеличивает поле метрике на 1

б) сравнивай записи с собственной таблицей

в) замещает записи только в том случае, если метрика новой записи лучше

неэффективная запись удаляется

периодически рассылка RIP сообщений соседям с новой табл.

С информацией обо всех известных маршрутах, как непосредственно подключенных, так и удаленных.

Т.о за конечное время в сети установится корректная схема маршрутизаций

RIP имеет два типа сообщения: запрос и ответ.

Запрос

Сообщение-запрос посылается маршрутизатором, который только что включен в систему, или маршрутизатором, который запущен по таймауту. Запрос может запрашивать о задании одного входа или всех входов. В первом случае в поле "адрес сети" указывается сетевой адрес, во втором — все поле заполняется нулями.

Ответ

Ответ может быть двух типов: либо запрошенный, либо не запрошенный. Запрошенный ответ посылается только в ответ на запрос. Он содержит информацию о пункте назначения, заданном в соответствующем запросе. Не запрошенный ответ посылается периодически, каждые 30 с., и содержит информацию о входе в таблицу маршрутизации. Этот периодический ответ иногда называется обновлением пакета.

RIP использует три таймера для поддержки своих операций: периодический таймер посылает сообщения, таймер окончания времени проверяет правильность маршрута и третий таймер собирает мусор объявленных ошибочными маршрутов.

Протокол RIP широко использует понятие "вектор расстояний". Вектор расстояний представляет собой набор пар чисел, являющихся номерами сетей и расстояниями до них в хопах.Вектора расстояний итерационно распространяются маршрутизаторами по сети, и через несколько шагов каждый маршрутизатор имеет данные о достижимых для него сетях и о расстояниях до них. Если связь с какой-либо сетью обрывается, то маршрутизатор отмечает этот факт тем, что присваивает элементу вектора, соответствующему расстоянию до этой сети, максимально возможное значение, которое имеет специальный смысл - "связи нет". Таким значением в протоколе RIP является число 16.На рисунке 8.1 приведен пример сети, состоящей из шести маршрутизаторов, имеющих идентификаторы от 1 до 6, и из шести сетей от A до F, образованных прямыми связями типа "точка-точка".

Рис. 8.1. Обмен маршрутной информацией по протоколу RIP

На рисунке приведена начальная информация, содержащаяся в топологической базе маршрутизатора 2, а также информация в этой же базе после двух итераций обмена маршрутными пакетами протокола RIP. После определенного числа итераций маршрутизатор 2 будет знать о расстояниях до всех сетей интерсети, причем у него может быть несколько альтернативных вариантов отправки пакета к сети назначения. Пусть в нашем примере сетью назначения является сеть D.При необходимости отправить пакет в сеть D маршрутизатор просматривает свою базу данных маршрутов и выбирает порт, имеющий наименьшее расстояния до сети назначения (в данном случае порт, связывающий его с маршрутизатором 3).Для адаптации к изменению состояния связей и оборудования с каждой записью таблицы маршрутизации связан таймер. Если за время тайм-аута не придет новое сообщение, подтверждающее этот маршрут, то он удаляется из маршрутной таблицы. При использовании протокола RIP работает эвристический алгоритм динамического программирования Беллмана-Форда, и решение, найденное с его помощью является не оптимальным, а близким к оптимальному. Преимуществом протокола RIP является его вычислительная простота, а недостатками - увеличение трафика при периодической рассылке широковещательных пакетов и неоптимальность найденного маршрута.На рисунке 8.2 показан случай неустойчивой работы сети по протоколу RIP при изменении конфигурации - отказе линии связи маршрутизатора M1 с сетью 1. При работоспособном состоянии этой связи в таблице маршрутов каждого маршрутизатора есть запись о сети с номером 1 и соответствующим расстоянием до нее.

Рис. 8.2. Пример неустойчивой работы сети при использовании протокола RIP При обрыве связи с сетью 1 маршрутизатор М1 отмечает, что расстояние до этой сети приняло значение 16. Однако получив через некоторое время от маршрутизатора М2 маршрутное сообщение о том, что от него до сети 1 расстояние составляет 2 хопа, маршрутизатор М1 наращивает это расстояние на 1 и отмечает, что сеть 1 достижима через маршрутизатор 2. В результате пакет, предназначенный для сети 1, будет циркулировать между маршрутизаторами М1 и М2 до тех пор, пока не истечет время хранения записи о сети 1 в маршрутизаторе 2, и он не передаст эту информацию маршрутизатору М1.Для исключения подобных ситуаций маршрутная информация об известной маршрутизатору сети не передается тому маршрутизатору, от которого она пришла.Существуют и другие, более сложные случаи нестабильного поведения сетей, использующих протокол RIP, при изменениях в состоянии связей или маршрутизаторов сети.Адаптация RIP-маршрутизаторов к изменениям состояния сети

Протокол OSPF позволяет администратору назначать стоимость, называемую метрикой, для каждого маршрута. Метрика может быть основана на типе сервиса (минимальная задержка, максимальное число переприемов и так далее). Фактически, маршрутизатор может иметь множество таблиц, каждая из которых базируется на различном типе сервиса.

1. Распределение информации об окружении. Каждый маршрутизатор посылает информацию о состоянии своего окружения для каждого другого маршрутизатора зоны.

2. Распределение информации другим маршрутизатором. Каждый маршрутизатор посылает информацию о состоянии окружения для каждого другого маршрутизатора зоны. Он делает это с помощью волнового процесса. При его помощи маршрутизатор посылает свою информацию всем другим соседям (через все выходные порты). Каждый сосед посылает пакет ко всем его соседям, и так далее. Каждый маршрутизатор, который получает пакет, посылает копии для каждого своего соседа. В конечном счете, каждый маршрутизатор (без исключения) получает копию одной и той же информации.

3. Распределение информации, когда имеются изменения. Каждый маршрутизатор распределяет информацию о состоянии его окружения, только когда есть изменения. Это правило резко отличается от дистанционного вектора маршрутизации, где информация рассылается через регулярные интервалы, не принимая во внимание изменения.

В OSPF процесс построения таблицы маршрутизации разбивается на два крупных этапа. На первом этапе каждый маршрутизатор строит граф связей сети, в котором вершинами графа являются маршрутизаторы и IP-сети, а ребрами - интерфейсы маршрутизаторов. Все маршрутизаторы для этого обмениваются со своими соседями той информацией о графе сети, которой они располагают к данному моменту времени. Этот процесс похож на процесс распространения векторов расстояний до сетей в протоколе RIP, однако сама информация качественно другая - это информация о топологии сети.

В OSPF-терминологии соединение называется связь (link). Определены четыре типа связи: "точка-точка", транзит, ответвление и виртуальная.

Связь "точка-точка".

Связь "точка-точка" соединяет два маршрутизатора без участия любого другого хоста или маршрутизатора между ними. Другими словами, цель связи (сети) — соединить два маршрутизатора. Каждый маршрутизатор имеет только одного соседа на другой стороне линии.

Транзитная связь.

Транзитная связь – это сеть с несколькими маршрутизаторами, соединенными линиями. Данные могут войти в сеть через любой маршрутизатор и покинуть сеть через любой другой. Все локальные сети (LAN) и глобальные сети (WAN) с двумя и более маршрутизаторами являются связями этого типа. В этом случае, каждый маршрутизатор имеет несколько соседей.

Ответвление связи – это сеть, которая подключает только один маршрутизатор. Пакеты данных вводятся сетью через отдельный маршрутизатор и покидают сеть через тот же самый маршрутизатор. Это специальный случай транзитной сети.

Виртуальная линия. Когда линия между двумя маршрутизаторами повреждена, администратор может создать виртуальную линию между ними, используя более длинный путь, который, вероятнее всего, пройдет через несколько маршрутизаторов.