Протоколы маршрутизации (RIP, OSPF и BGP)

Интернет – это комбинация сетей, соединяемых с помощью маршрутизаторов. Когда дейтаграмма идет от источника к пункту назначения, она, вероятнее всего, проходит много маршрутизаторов, пока достигает маршрутизатора, закрепленного за сетью пункта назначения. Маршрутизатор получает пакет от сети и передает его другой сети. Маршрутизатор обычно закрепляется за несколькими сетями. Когда он получает пакет, он должен решить две задачи:

1. к какой сети он должен его передать;
2. по какому пути.

Последнее решение основано на выборе оптимального пути. Какой доступный путь является оптимальным путем? Это обычно определяется метрикой. Метрика – это условная стоимость передачи по сети. Полное измерение конкретного маршрута равно сумме метрик сетей, которые включают в себя маршрут. Маршрутизатор выбирает маршрут с наименьшей метрикой. Метрика назначается для интерфейса сети в зависимости от типа протокола. 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). Например, если для типа сервиса желательна максимальная производительность, спутниковый канал имеет меньшую метрику, чем оптическая линия. С другой стороны, если типу сервера желательна минимальная задержка, оптическая линия имеет меньшую метрику, чем спутниковый канал. OSPF позволяет каждому маршрутизатору иметь таблицу последовательностей маршрутов, основанную на требуемом типе сервиса.

Другие протоколы определяют метрику различно. В протоколе пограничной маршрутизации (BGP — Border Gateway Protocol) критерий — это политика, которую может устанавливать администратор. Политика — это принцип, по которому определяется путь.

В любой метрике маршрутизатор должен иметь таблицы маршрутизации, чтобы консультироваться при дальнейшей передаче пакета. Таблица маршрутизации задает оптимальный путь для пакета. Таблица может быть либо статическая, либо динамическая. Статическая таблица — одна из тех, которые часто не меняются. Динамическая таблица — одна из тех, которая обновляется автоматически, когда имеются изменения где-либо в Интернете. Сегодня Интернет нуждается в динамических таблицах. Таблицы нужно обновлять по мере появления изменений в Интернете. Например, их нужно обновить, когда маршрут вышел из строя, или они должны быть обновлены всякий раз, когда создается лучший маршрут.

Протоколы маршрутизации созданы для отображения требований таблиц динамической маршрутизации. Протокол маршрутизации — комбинация правил и процедур, которые позволяют в Интернете маршрутизаторам информировать друг друга об изменениях. Протоколы маршрутизации также включают процедуры для комбинирования информации, полученной от других маршрутизаторов.

В этой лекции мы поговорим об однонаправленных протоколах маршрутизации. Многонаправленные протоколы маршрутизации мы обсудим в следующей лекции.

Внутренняя и внешняя маршрутизация

Сегодня Интернет — громадная сеть, так что один протокол маршрутизации не может обрабатывать задачу обновления таблиц всех маршрутизаторов. По этой причине Интернет разделяется на автономные системы. Автономная система (Autonomous System – AS) — группа сетей и маршрутизаторов под управлением одного администратора. Маршрутизация внутри автономной системы отнесена к внутренней маршрутизации. Маршрутизация между автономными системами отнесена к внешней маршрутизации. Каждая автономная система может выбрать протокол внутренней маршрутизации для того, чтобы обрабатывать маршрутизацию внутри автономной системы. Однако для обработки маршрутизации между автономными системами выбирается только один протокол маршрутизации.

Разработано несколько внутренних и внешних протоколов. В этой лекции мы коснемся только наиболее популярных из них — внутренних протоколов RIP и OSPF и одного внешнего протокола BGP. RIP и OSPF используются для обновления таблиц маршрутизации внутри автономной системы. Протокол BGP применяется в обновлении таблиц маршрутизации для маршрутизаторов, которые объединяют вместе автономные системы.

Протокол маршрутной информации (RIP)

Протокол маршрутной информации (RIP – Routing Information Protocol) — внутренний протокол маршрутизации, используется внутри автономной системы. Это очень простой протокол, основанный на применении дистанционного вектора маршрутизации. В этом разделе сначала рассмотрим принцип дистанционного вектора маршрутизации, так как он применяется в RIP, а затем обсудим сам протокол RIP.

Вектор расстояния маршрутизации

Используя вектор расстояния маршрутизации, каждый маршрутизатор периодически делится своей информацией о входах в Интернет со своими соседями. Ниже приводятся три основных принципа этого процесса, для того чтобы понять, как работает алгоритм.

1. 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.
2. Распределение только соседям. Каждый маршрутизатор посылает свою информацию только к соседям. Он посылает информацию, которую получает через все интерфейсы.
3. Распределение через регулярные интервалы. Каждый маршрутизатор посылает свою информацию соседней автономной системе через фиксированные интервалы, например, каждые 30 с.

Таблицы маршрутизации

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. 8.1. показывает пример таблицы маршрутизации.