close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Глава 04

код для вставкиСкачать
Обзор протоколов маршрутизации
Маршрутизаторы определяют наилучший путь к удаленной сетина основе информации, содержащейся в таблицах, которые называются таблицами маршрутизации. Маршрутизатор хранит отдельную таблицу маршрутизации для каждого применяемого протокола. Например, на одном и том же маршрутизаторе могут храниться отдельная таблица маршрутизации для IP, отдельная таблица для IPX и отдельная - для AppleTalk. Работа администратора сети в данном случае заключается в обеспечении эффективности созданной таблицы маршрутизации. Для этого нужно выбрать алгоритм маршрутизации, наиболее соответствующий структуре и потребностям сетевого комплекса.
В этой главе рассматривается, как маршрутизаторы перенаправляют пакеты в удаленные сети с помощью таблиц маршрутизации. Кроме того, анализируются различия между алгоритмами вектора расстояния и маршрутизации по состоянию связи. Эти сведения помогут выбрать алгоритм маршрутизации в реальной сетевой среде. Понимание различий между двумя алгоритмами маршрутизации исключительно важно для успешной сдачи экзамена ACRC.
Информация, на основании которой маршрутизаторы перенаправляют данные
Как уже упоминалось, маршрутизаторы формируют таблицы маршрутизации, в которых хранятся карты маршрутов к удаленным сетям. С помощью этих таблиц маршрутизаторы определяют наилучшие пути к удаленным сетям. Здесь уместна следующая аналогия: если маршрутизатор - это почтальон, то таблица маршрутов - это карта города. Почтальон в большом городе не может работать без карты, а сама по себе карта никуда ничего не доставит - для этого нужен почтальон. Другими словами, маршрутизатор практически бесполезен без таблицы маршрутов. В настоящем разделе рассматривается, какие данные хранятся в таблице маршрутизации и как маршрутизатор получает эти данные. Возможно, что это наиболее важные сведения, поступающие на маршрутизатор. Сетевой администратор отвечает за то, чтобы маршрутизаторы получали правильную и самую свежую информацию.
Таблицы маршрутизации формируются либо администратором, который вручную задает маршруты, либо алгоритмами динамической маршрутизации. Ниже описываются два типа алгоритмов динамической маршрутизации.
Теоретический курс
Как известно, основной функцией маршрутизатора является перенаправление пакетов, принятых тем или иным входным интерфейсом, на соответствующий выходной интерфейс и далее к месту назначения. Маршрутизаторы создают карты сетевого комплекса и перенаправляют пакеты на основании этих карт. Для формирования таблиц маршрутизации на маршрутизаторах можно использовать алгоритмы динамической маршрутизации. Для выявления наилучшего пути к цели в протоколах динамической маршрутизации применяются различные метрики. Каждый протокол определяет наилучший маршрут уникальным способом. Однако в большинстве протоколов динамической маршрутизации анализируются следующие характеристики (по отдельности или в совокупности):
Пропускная способность (bandwidth) Скорость линии в килобитах (тысячах битов).
Задержка (delay) Задержка линии, измеренная на интерфейсе маршрутизатора.
Загруженность (load) Относительная загруженность линии: 1 -практически свободная линия, 255 - предельно загруженная линия.
Надежность (reliability) Мера отброшенных пакетов.
Число транзитных участков (hop counts) Количество маршрутизаторов, через которые пакет должен пройти для того, чтобы попасть в удаленную сеть.
Если алгоритм маршрутизации анализирует только число транзитных участков, то в больших сетевых комплексах маршрутизаторы нередко выбирают пути, далекие от оптимальных. Например, если ко многим местоположениям ведет множество каналов, причем одни из них быстрые, а другие медленные, маршрутизатор выберет кратчайший путь, даже если его пропускная способность составляет всего 56 Кбит/с и в наличии имеются намного более быстрые каналы.
В больших сетевых комплексах следует применять алгоритмы маршрутизации, выявляющие наилучший маршрут на основе таких критериев, как скорость и задержка линии. Алгоритмы маршрутизации по состоянию связи (см. ниже) и некоторые гибридные алгоритмы при определении наилучшего маршрута анализируют по умолчанию пропускную способность (скорость линии) и задержку. Администратор при необходимости может добавить анализ загруженности, надежности, размера максимального блока передачи (MTU) и числа транзитных участков.
Сравнение протоколов по вектору расстояния и протоколов по состоянию связи
По мере расширения сетевого комплекса степень гибкости протокола маршрутизации приобретает все большее значение. В постоянно расширяющейся сети изменяются и число транзитных участков между конечными системами, и количество маршрутов в таблице маршрутизации, и конфигурация маршрутов, известных маршрутизатору, и скорость оповещения о маршрутах. Поэтому для обеспечения надежной работы маршрутизаторов в масштабируемых сетях необходимо использовать протокол с возможностью расширения.
Работоспособность маршрутизаторов в условиях постоянного расширения сети во многом зависит от того, какой протокол маршрутизации применяется. Например, если протокол имеет ограничения на число транзитных участков, на количество маршрутов в таблице маршрутизации или не способен работать совместно с другими протоколами, он значительно ограничивает возможности роста сети.
Важно уяснить себе разницу между алгоритмами маршрутизации по вектору расстояния и по состоянию связи. Сетевой комплекс является по-настоящему масштабируемым, если рост сети никак не отражается на надежности и защите. Для этого, помимо всего прочего, необходимо выбрать соответствующий алгоритм маршрутизации.
В этом разделе рассматриваются различия между алгоритмами маршрутизации по вектору расстояния и по состоянию связи. Этот вопрос важен как для сдачи экзамена ACRC, так и для практической работы по созданию, установке и обслуживанию сетевых комплексов.
Теоретический курс
Внутренняя маршрутизация реализуется на уровне Internet стека протоколов TCP/IP. Внутренний маршрутизатор может использовать какой-либо протокол маршрутизации IP и соответствующий алгоритм. К протоколам внутренней маршрутизации IP относятся:
RIP Протокол маршрутизации по вектору расстояния.
IGRP Лицензионный протокол маршрутизации по вектору расстояния, разработанный фирмой Cisco.
OSPF Протокол маршрутизации по состоянию связи.
Enhanced IGRP (EIGRP) Сбалансированный гибридный протокол маршрутизации по вектору расстояния, разработанный фирмой Cisco.
Протоколы внутренней маршрутизации делятся на две основные группы: протоколы маршрутизации по вектору расстояния и протоколы маршрутизации по состоянию связи. Протоколы каждой группы используют свой алгоритм маршрутизации:
• Алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния оперируют с направлениями и расстояниями до любых сетевых соединений в сетевом комплексе. При использовании такого алгоритма маршрутизаторы получают информацию об изменениях в сети из вторых рук, а не непосредственно из источника.
• Алгоритмы маршрутизации по состоянию связи (их еще называют алгоритмами "кратчайший путь - первым") оперируют с большим объемом информации о сети по сравнению с алгоритмами вектора расстояния и получают эту информацию непосредственно из источника. Выбираемые такими алгоритмами маршруты более оптимальны.
Протоколы маршрутизации по вектору расстояния
Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния определяет наилучший маршрут к удаленной сети по расстоянию до нее (т.е. по числу транзитных участков). Некоторые алгоритмы вектора расстояния могут при выявлении наилучшего пути к удаленной сети анализировать также скорость линии (ее пропускную способность). Тем не менее подобные протоколы относят к протоколам по вектору расстояния из-за метода оповещения и способов борьбы с зацикливанием.
Оповещение
Что происходит при обрыве линии или разрыве соединения? Маршрутизаторы должны сообщить об этом остальным, чтобы те смогли обновить свои таблицы маршрутизации. Время оповещения - промежуток времени, необходимый для того, чтобы все маршрутизаторы обновили свои таблицы после изменения конфигурации, простоя или обрыва линии, т.е. после любых изменений в сети. В течение этого времени данные не передаются, и, следовательно, работа сети замедляется. По завершении оповещения все маршрутизаторы в сети работают с одной и той же информацией о маршрутах: говорят, что сеть оповещена. Если бы оповещение не было выполнено, таблицы маршрутизаторов содержали бы частично неверную информацию, и маршрутизаторы выбирали бы неверные маршруты.
Время оповещения в сетях, где применяются протоколы по вектору расстояния, определяется способностью протокола распространять информацию об изменении топологии сети. Протоколы по вектору расстояния не используют формальные отношения соседства между маршрутизаторами. Маршрутизатор, работающий с алгоритмом вектора расстояния, может оказаться в одной из следующих ситуаций:
• Маршрутизатор не может получить пакет обновления информации о маршрутах от непосредственно подключенного к нему маршрутизатора.
• Маршрутизатор получает от соседа пакет обновления, в котором содержится информация об изменении топологии на каком-либо участке сети.
Пакеты обновления передаются с интервалом, установленным по умолчанию или указанным администратором. При изменении топологии сети до того момента, когда об этом узнает соседний маршрутизатор, может пройти до 90 с. Когда же маршрутизатор наконец распознает случившееся, он пересчитывает свою таблицу маршрутизации и передает ее целиком всем своим соседям.
По мере увеличения размеров таблицы маршрутизации растет и загрузка процессора, поскольку на вычисление последствий изменения топологии и на оповещение расходуется время процессора. Кроме того, чем больше маршрутов в таблице маршрутизации, тем сложнее определить наилучший путь и следующий транзитный участок на маршруте к цели. К недостаткам алгоритма маршрутизации по вектору расстояния, ограничивающим его применение в масштабируемых сетевых комплексах, относятся:
• Задержка оповещения
• Рост загруженности центрального процессора
• Рост загруженности полосы пропускания
Средства борьбы с зацикливанием
Пресловутая проблема циклов маршрутизации проистекает из самой природы алгоритма вектора расстояния, поэтому некоторые из методов устранения данной проблемы применяются в рамках самих протоколов. Основными средствами борьбы с зацикливанием являются:
Максимальное число транзитных участков Для пакета задается максимально допустимое число транзитных участков. При возникновении цикла пакет отбрасывается после того, как он пройдет через определенное число маршрутизаторов. Для протокола RIP максимальное число транзитных участков равно 15, т.е. при достижении значения 16 пакет отбрасывается. Этот подход резко ограничивает размеры сетевого комплекса и препятствует его расширению.
Деление горизонта Для того чтобы пресечь распространение неверной информации о маршрутах и уменьшить общее число пакетов обновления в сети вектора расстояния, вводится дополнительное правило, согласно которому информация о маршрутизации не должна передаваться в том направлении, откуда она поступила. В гибридных сетях такой подход может вызвать неполадки и потому не должен применяться.
Опасный реверс Если линия выходит из строя, маршрутизатор, непосредственно подключенный к этой сети, генерирует широковещательное сообщение о том, что данная сеть недоступна. Для этого он устанавливает расстояние до сети, превышающее максимальное число транзитных участков, благодаря чему становится невосприимчив к неправильным обновлениям, поступающим из других источников.
Блокировка Если линия выходит из строя, маршрутизатор, подключенный к этой сети, не передает информацию о ней в следующем цикле обновления. Затем соседние маршрутизаторы блокируют маршрут к этой сети. В таблицах маршрутизации данная сеть помечается как "possible down" (возможно, отключена), и все направляемые в нее пакеты отбрасываются.
Триггерные обновления В механизме блокировок применяются триггерные обновления. Триггер сбрасывает таймер блокировки в случае, когда нужно оповестить соседние маршрутизаторы об изменениях в сети. Триггерные обновления сбрасывают таймер блокировки:
• При срабатывании таймера HD
• Если маршрутизатор принимает для обработки задачу, пропорциональную числу связей в сети
• Если получено другое обновление с информацией об изменении состояния сети
Протоколы маршрутизации по состоянию связи
Алгоритм маршрутизации по состоянию связи хранит более сложную таблицу топологии. Маршрутизаторы, использующие этот алгоритм, имеют всю информацию о связях между удаленными маршрутизаторами и о том, как они взаимодействуют. В системе маршрутизации по состоянию связи оповещение маршрутизаторов об удаленных связях выполняется с помощью пакетов состояния связи (link-state packet, LSP), или "пакетов-приветствий". Кроме того, применяются базы данных о топологии сети, алгоритм "кратчайший путь - первым" (SPF) и, разумеется, таблицы маршрутизации. Сбор информации о сети в системе маршрутизации по состоянию связи выполняется иначе, чем в системе по вектору расстояния. Сначала маршрутизаторы обмениваются пакетами-приветствиями (LSP), содержащими обзорную информацию о сети в целом. При этом каждый маршрутизатор передает только данные о своих непосредственных связях. Затем каждый маршрутизатор компилирует все LSP, поступившие из сети, и образует базу данных о топологии сети. После этого SPF вычисляет маршруты ко всем сетям: для каждой сети с маршрутизацией по состоянию связи вычисляются кратчайший и оптимальный пути. Затем каждый маршрутизатор формирует древовидную структуру, в которой он сам является корнем.
Результаты этих действий преобразуются в таблицу маршрутизации, содержащую список оптимальных путей (напомним, что оптимальный путь - это не кратчайший, а наиболее эффективный путь). И только после этого маршрутизатор может применять таблицу для маршрутизации пакетов.
Протоколы маршрутизации по состоянию связи более пригодны для использования в масштабируемых сетях, чем протоколы по вектору расстояния, так как в алгоритме по состоянию связи применяется принципиально другой метод оповещения и вычисления маршрутов, позволяющий сети безболезненно справляться с постоянным расширением.
Оповещение
При изменении топологии маршрутизатор или маршрутизаторы, узнавшие об этом первыми, передают соответствующую информацию либо всем другим маршрутизаторам, использующим тот же алгоритм, либо специально выделенному маршрутизатору, выполняющему обновление таблиц.
Маршрутизатор, использующий алгоритм маршрутизации по состоянию связи, должен выполнить следующие действия:
1. Вспомнить имя своего соседа, расписание его работы и затраты на путь к нему.
2. Создать LSP, в котором будут перечислены имена соседей и относительные затраты на путь к ним.
3. Послать вновь созданный LSP всем другим маршрутизаторам, использующим тот же алгоритм.
4. Принять LSP, поступившие от других маршрутизаторов, и обновить собственную базу данных.
5. Создать полную карту топологии сети на основании всех принятых LSP и вычислить оптимальные маршруты ко всем компонентам сети.
Приняв пакет LSP, маршрутизатор повторно вычисляет оптимальные маршруты и обновляет таблицы маршрутизации.
Протоколы маршрутизации по состоянию связи прекрасно работают в больших сетях. Протоколы этого типа не налагают никаких ограничений на расширение сети. Однако настраивать их несколько сложнее, чем протоколы по вектору расстояния.
Маршрутизаторы, использующие алгоритм маршрутизации по состоянию связи, передают в пакетах обновления только новую информацию, а не всю таблицу маршрутизации, следовательно, объем трафика обновления значительно меньше, что экономит как ресурсы полосы пропускания, так и ресурсы центрального процессора. Кроме того, при отсутствии каких-либо изменений в сети пакеты обновления передаются с интервалом, установленным администратором или принятым по умолчанию. В зависимости от конкретного протокола маршрутизации интервал может составлять от 30 мин до 2 ч.
Сравнение маршрутизации по вектору расстояния и маршрутизации по состоянию связи
Перечислим основные различия между алгоритмами по вектору расстояния и по состоянию связи:
• Маршрутизаторы, использующие алгоритм вектора расстояния, получают всю информацию о топологии сети из вторых рук, а именно от своих соседей, в то время как маршрутизаторы, использующие алгоритм маршрутизации по состоянию связи, получают полную и точную информацию о сети из первых рук с помощью LSP.
• Протоколы по вектору расстояния определяют оптимальный маршрут путем подсчета транзитных участков. Протоколы по состоянию связи анализируют полосу пропускания и другие важные параметры пути.
• В протоколах по вектору расстояния обновление данных о топологии выполняется раз в 30 с (в большинстве случаев этот интервал можно изменять), что приводит к увеличению времени оповещения. В протоколах по состоянию связи обновление выполняется сразу после изменения топологии, что сокращает время оповещения. LSP можно адресовать другим маршрутизаторам, группам маршрутизаторов или специально выделенному маршрутизатору.
Взвесив все "за" и "против", приходим к выводу, что ни один из алгоритмов маршрутизации не является универсальным, пригодным для всех без исключения сетей. При выборе алгоритма маршрутизации нельзя исходить только из скорости или только из стоимости - например, отсутствие поддержки общепринятых стандартов может свести на нет все остальные преимущества. Выбор алгоритма определяется такими соображениями, как упрощение структуры сети, объем и простота настройки и управления, возможность одновременной поддержки нескольких протоколов без значительного усложнения конфигурации.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
43
Размер файла
56 Кб
Теги
глава
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа