Протоколы маршрутизации (RIP, OSPF и BGP)

Метрика

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.

Маршрутизация по состоянию канала

Для обновления таблиц маршрутизации OSPF использует маршрутизацию по состоянию канала. Маршрутизация по состоянию линии — процесс, при помощи которого каждый маршрутизатор распространяет свою информацию о его соседях каждому маршрутизатору в зоне.

Ниже приводятся три основных положения для понимания того, как работает метод.

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.

Идея маршрутизации по состоянию линии – это то, что каждый маршрутизатор должен иметь точную топологию Интернета на каждый момент. Другими словами, каждый маршрутизатор должен иметь полную "картину" Интернета. Исходя из этой топологии, маршрутизатор может вычислить самый короткий путь между ним самим и каждой сетью. Топология здесь означает граф существующих узлов и границ. Однако для того чтобы представить Интернет графом, нам нужно привести некоторые определения.

Типы связей

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. Например, этот тип связи представляют два маршрутизатора, соединенные телефонной линией или уплотненной линией.

Для этого типа связи не нужно назначать сетевые адреса. Графически маршрутизатор представляется узлами графа, и связь представляется двунаправленной границей, соединяющей эти узлы. Метрика, которая обычно одна и та же, показана для двух концов, одна в каждом направлении. Другими словами, каждый маршрутизатор имеет только одного соседа на другой стороне линии (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Связь "точка-точка"

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. Например, рассмотрим сеть Ethernet на рис. 8.9 а. Маршрутизатор A имеет соседей B, C, D. Маршрутизатор B имеет соседей A, C, D. Отношение соседей в этой ситуации показано в виде графа на рис. 8.9 а.

На рис. 8.9 б. показана транзитная связь в сети типа "каждый с каждым". Такой тип подключения требует обмена каждого маршрутизатора с большим числом маршрутизаторов. При числе таких соседей n число связей = C2 n Это не эффективно и попросту не реалистично. Эта проблема, как будет показано в другом разделе, встречалась и в телефонных сетях.

Для такой сети реальным является назначение узлового маршрутизатора ( рис. 8.9 б.).

Рис. 8.9. Транзитная связь

Теперь каждый маршрутизатор имеет только одного соседа, назначенный маршрутизатор (сеть) имеет четырех соседей. Мы видим, что число оповещаемых соседей уменьшилось до 8 (поскольку связь двунаправленная). Однако пока имеется метрика от каждого узла к назначенному маршрутизатору, нет метрики от назначенного маршрутизатора ни к одному узлу. Причина в том, что назначенный маршрутизатор является единственным представителем сети для внешнего мира.

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.

Извещение о состоянии связи

Для того чтобы распределять информацию о соседях, каждый вход распределяет извещения о состоянии связи (Link State Advertisements – LSAs). LSA извещают состояние доступа к связи. В зависимости от типа доступа, мы можем определить пять типов различных извещений о состоянии связи (LSAs), которые различаются объектами рассылки:

• связь маршрутизатора;
• сетевая связь (узловым маршрутизатором);
• суммарная связь к автономной системе;
• внешняя связь.

Связь маршрутизатора. Связь маршрутизатора определяет все подключения к данному маршрутизатору. Маршрутизатор использует для извещения информацию обо всех его связях и связях соседей.

Сетевая связь. Узловой маршрутизатор от имени всей транзитной сети распределяет этот тип LSA-пакетов. Пакеты извещают о состоянии всех маршрутизаторов, подключенных к сети.

Суммарная связь сети. Информация о линиях маршрутизаторов и сетевых линиях внутри зоны распространяется внутри зоны. Информация о состоянии линий вне зоны распространяется пограничным маршрутизатором. Пограничный маршрутизатор зоны действует более чем в одной зоне. Он получает извещения о линиях маршрутизатора данной зоны и линиях сети и, как мы увидим, создает таблицу маршрутов для каждой из этих зон. Например, на рис. 8.10 маршрутизатор R1 есть пограничный маршрутизатор.

Рис. 8.10. Суммарная связь сети

Он имеет две таблицы маршрутизации, одна для зоны 1 и одна для зоны 0. R1 заполняется информацией о зоне 1 и вторая — информацией о том, как достигнуть сети, расположенной в зоне 0. Тем же самым способом маршрутизатор R2 заполняется информацией о зоне 2 и о том, как достигнуть по этой же самой сети зоны 0. Суммарная связь в зоне 0 позволяет обмен между маршрутизаторами, она может быть реализована одним из уже рассмотренных четырех типов связи: "точка-точка", транзит, ответвление и виртуальная.

Суммарная связь к пограничному маршрутизатору автономной системы. Предыдущее извещение позволяло каждому маршрутизатору знать стоимость маршрута для того, чтобы выбрать маршрут внутри автономной системы. Если маршрутизатор внутри зоны хочет послать пакет внешней автономной системе, он должен сначала знать маршрут к пограничному маршрутизатору автономной системы. Суммарная линия к пограничному маршрутизатору автономной системы (АС) обеспечивает эту информацию. Зоновый пограничный маршрутизатор заполняет их зоны этой информацией ( рис. 8.11).

Рис. 8.11. Суммарная связь к пограничному маршрутизатору автономной системы

Внешняя связь. Извещения внешней связи обеспечивают информацией о том, какая сеть доступна вне автономной системы. Используют таблицу маршрутизации, создаваемую внешним протоколом маршрутизатора. Каждое извещение оповещает одну отдельную сеть. Если имеется более чем одна сеть, делаются отдельные извещения.

База данных состояний линии

Каждый маршрутизатор в зоне получает линию LSAs маршрутизатора и сетевую линию от каждого маршрутизатора и формы базы данных состояний линии.

База данных состояния связи – это таблица, представляющая топологию Интернета внутри зоны. Она показывает связь между каждым маршрутизатором и соседним к нему, включая метрику.