Динамическая маршрутизация

3.4. Протокол EIGRP

В настоящее время на аппаратуре Cisco рекомендовано использовать расширенный дистанционно-векторный маршрутизирующий протокол (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol - EIGRP). Административное расстояние EIGRP равно 90 (см. табл. 1.1). Протокол EIGRP используется внутри автономных систем (АS), в которых группы маршрутизаторов разделяют маршрутную информацию (см. рис. 3.1). Протокол обеспечивает до 255 переходов, в отличие от протокола RIP, который обеспечивает 15 переходов.

Автономные системы объединяют сети под общим административным управлением. Поскольку все маршрутизаторы в АS должны совместно использовать маршрутную информацию, то у них конфигурируется одинаковый номер автономной системы.

При формировании маршрутов протокол EIGRP использует специально разработанный для этих целей алгоритм (Diffusing Update Algorithm - DUAL). Согласно алгоритма DUAL протокол EIGRP не проводит периодический обмен объемными обновлениями (update) маршрутной информации, а использует небольшие пакеты Hello для контроля связи с соседними маршрутизаторами (механизм keepalive).

Обмен маршрутной информацией производится только при возникновении изменений в сети (появление новых связей, недоступных узлов и сетей, изменение метрики). При обмене используется групповой адрес 224.0.0.10, в отличие от протокола RIP, который использует широковещательный адрес 255.255.255.255. Причем, производится обмен неполной (partial) маршрутной информацией, касающейся только изменений в сети, и с ограниченным (bounded) числом тех маршрутизаторов, которых затрагивают эти изменения. Кроме того, алгоритм DUAL не использует таймеры удержания информации holddown (см. "Динамическая маршрутизация" ), как это делает алгоритм Беллмана-Форда протокола RIP. Поэтому сходимость (convergence) сетей EIGRP более быстрая.

При обмене маршрутной информацией алгоритма DUAL создает топологическую таблицу, в которой хранятся не только наилучшие маршруты, но и альтернативные. При выходе из строя основного маршрута алгоритм DUAL использует резервный из топологической таблицы без дополнительных вычислений и обмена с другими маршрутизаторами. Это также ускоряет сходимость.

Протоколы маршрутизации используют метрику, чтобы определить кратчайший маршрут к устройству назначения. Метрика протоколаEIGRP учитывает совокупность параметров. Алгоритм DUALпротокола рассчитывает значение метрики для каждого пути через сеть. Меньшее число указывает лучший маршрут. Полоса пропускания и задержка являются статическими параметрами метрики, они остаются неизменными для каждого интерфейса, пока не будет перестроена сеть или реконфигурирован маршрутизатор. Параметры загрузка (load) и надежность (reliability) являются динамическими, они могут рассчитываться маршрутизатором для каждого интерфейса в реальном времени.

Чем больше факторов, которые составляют метрику, тем больше гибкость протокола, чтобы учитывать особенности сети. По умолчанию, протокол EIGRP использует статические параметры (полосу пропускания и задержки), чтобы вычислить значение метрики. Но при вычислении метрики могут также использоваться динамические факторы загрузки и надежности, т.е. маршрутизатор может принять решение, основанное на текущем состоянии сети. Если соединение становится сильно загруженным или ненадежным, метрика увеличится. При этом может использоваться запасной маршрут.

Для вычисления метрики М протоколов IGRP, EIGRP используется следующая обобщенная формула:

M = [k1 * Bandwidth + (k2 * Bandwidth)/(256-load) + k3*Delay] * [k5/(reliability + k4)],

По умолчанию коэффициенты k1 = k3 = 1 и k2 = k4 = k5 = 0, при этом метрика EIGRP вычисляется следующим образом:

При вычислении значения метрики полоса пропускания (Bandwidth) задается в кбит/с, а суммарная задержка - в мкс. Задержка определяется типом выходного интерфейса маршрутизатора и технологией среды передачи данных. Задержка интерфейсов FastEthernet равна 100 мкс, Ethernet - 1000 мкс, интерфейсов первичных потоков Е1, Т1 - 20 000 мкс. Задержка интерфейсов ОЦК (64 кбит/с) также составляет 20 000 мкс.

Метрика маршрута, состоящего из нескольких соединений, определяется полосой пропускания самого "медленного" соединения и суммарной задержкой всех выходных интерфейсов маршрутизаторов.

Например, если сообщение передается с узла локальной сети через интерфейс FastEthernet маршрутизатора и далее через последовательный интерфейс, предназначенный для передачи первичного цифрового потока с полосой пропускания 2048 кбит/с, то метрика будет равна:

1 764 560.

Метрика соединения со скоростью передачи 64 кбит/с будет равна , а при скорости 128 кбит/с метрика - .По умолчанию на соединениях задана либо скорость 128 кбит/с, либо скорость Е1 или Т1.

Значения коэффициентов k1, k2, k3, k4, k5 можно изменить по команде:

Router(config-router)#metric weights tosk1 k2 k3 k4 k5
  

Значения k1, k2, k3, k4, k5 передается в пакете протокола EIGRP.

Заголовок пакета EIGRP располагается следом за заголовком IP-пакета и содержит код типа пакета, номер автономной системы. В самом EIGRP-пакете содержится информация о значениях коэффициентов k1, k2, k3, k4, k5,задержки, ширины полосы пропускания, надежности, загрузки, префиксе, т.е. о маске переменной длины и другая информация.

Особенностью протокола EIGRP является использование собственного протокола надежной доставки (Reliable Transport Protocol - RTP), поскольку EIGRP взаимодействует не только с IP-протоколом, но и с протоколами IPX, Apple-Talk, которые не поддерживают TCP и UDP. Протокол надежной доставки RTP может работать с подтверждением доставки (reliable) и без подтверждения (unreliable).

Для обмена информацией между маршрутизаторами протокол EIGRP использует пять типов пакетов:

1. Hello
2. Update
3. Acknowledgment
4. Query
5. Replay

Hello-пакеты используются, чтобы поддерживать отношения смежности (adjacency) между соседними устройствами. Они передаются периодически с использованием многоадресного режима(адрес 224.0.0.10) и без подтверждения доставки. В большинстве случаев период рассылки Hello-пакетов составляет 5 сек. Если в течение утроенного периода времени рассылки Hello-пакет не будут получены, то это будет означать, что связь с устройством потеряна. Результатом обмена Hello-пакетами является построение таблицы соседних устройств (Neighbor Table). Таблицу соседних устройств, например, маршрутизатора R-B ( рис. 3.6) можно посмотреть по команде:

R_В#show ip eigrp neighbors
IP-EIGRP neighbors for process 1
H   Address     Interface     Hold Uptime    SRTT   RTO   Q   Seq
(sec)     (ms)        Cnt  Num
0   200.5.5.1    Ser1/2        10   00:01:09  40     500   0   12
1   200.5.5.6    Ser1/1        11   00:01:09  40     500   0   17
  

Рис. 3.6. Сеть с протоколом EIGRP

В таблице указаны адреса входных интерфейсов соседних маршрутизаторов (Address), типы собственных выходных интерфейсов (Interface), значение текущего времени (Holdtime) и другая информация.

Второй тип пакетовUpdate рассылается не периодически, а только по мере возникновения изменений в сети. Пакеты могут рассылаться в одноадресном (unicast) или многоадресном (multiicast) режиме. Рассылка пакетов Update проводится с подтверждением доставки (Acknowledgment), сами пакеты подтверждения Acknowledgment рассылаются в одноадресном режиме без подтверждения доставки.

Пакеты Query и Replay используются алгоритмом DUAL для начального создания топологии сети и при ее изменениях. При этом всегда применяется надежная доставка. Пакеты Query могут рассылаться в одноадресном или многоадресном режимах, Replay - всегда в одноадресном.

Для эффективного функционирования помимо таблицы соседних устройств (Neighbor Table) протокол EIGRP строит и поддерживает таблицу топологии сети (Topology Table) и таблицу маршрутизации (Routing Table). При любых изменениях топологии, которые фиксируются в таблицах соседних устройств и топологии сети, алгоритм DUAL либо включает в таблицу маршрутизации запасные маршруты из таблицы топологии, либо вычисляет новые маршруты и затем включает их в таблицу маршрутизации. Алгоритм DUAL обеспечивает вычисление маршрутов свободных от маршрутных петель (loop-free).