Протоколы маршрутизации RIP OSPF BGP. Внутренний протокол маршрутизации RIP Этот протокол маршрутизации предназначен для сравнительно небольших и относительно. Маршрутизаторы, протоколы маршрутизации

Внутренний протокол маршрутизации RIP Этот протокол маршрутизации предназначен для сравнительно небольших и относительно однородных сетей (алгоритм Белмана - Форда). Протокол разработан в университете Калифорнии (Беркли), базируется на разработках фирмы Ксерокс и реализует те же принципы, что и программа маршрутизации routed, используемая в О C Unix (4BSD)

Пакеты обновления используются, когда маршрутизатор обнаруживает новое соседнее устройство. Передача всей информации может потребовать отправки нескольких пакетов. Пакеты обновления также используются, когда маршрутизатор обнаруживает изменения в топологии. Все пакеты обновлений поставляются с гарантией.

Затем маршрутизатор попытается установить другой базовый рентабельный маршрут в пункт назначения, отправив соответствующий запрос всем соседним маршрутизаторам. Соседние устройства должны предоставлять ответы, которые будут содержать информацию о доступных маршрутах или отсутствие запрашиваемой информации. Запросы можно отправлять с помощью одиночных или групповых трансляций, но ответы всегда одиночные.


Протокол RIP должен быть способен обрабатывать три типа ошибок: Циклические маршруты. Так как в протоколе нет механизмов выявления замкнутых маршрутов, необходимо либо слепо верить партнерам, либо принимать меры для блокировки такой возможности. Для подавления нестабильностей RIP должен использовать малое значение максимально возможного числа шагов (

Каждая таблица содержит следующую информацию. В столбце Топология определяется основной маршрут, называемый основным экономичным маршрутом, и маршрут резервного копирования, называемый следующим жизнеспособным маршрутом. Обратите внимание, что существование следующего жизнеспособного маршрута не требуется.

Невозможно переключиться на распознанный альтернативный маршрут резервного копирования. Его стоимость составляет 3 и равна стоимости основного маршрута. Динамическое получение информации о новых маршрутах, появляющихся в сети; обнаружение маршрутизаторов, которые становятся недоступными или прекращают работу; Повторно обнаружить маршрутизаторы, которые ранее недоступны. Таблица соседей содержит следующие поля: Адрес соседнего устройства - адрес сетевого уровня соседнего маршрутизатора. Если это значение регулярно больше нуля, маршрутизатор может испытывать перегрузку. Соседняя таблица используется для обеспечения гарантированной последовательной доставки пакетов.

  • Это основной маршрут.
  • Расчеты еще не завершены.
  • В этом примере отмечены только активные маршруты.
Основной маршрут называется основным экономичным маршрутом.


Несоответствие маршрутной таблицы реальной ситуации типично не только для RIP, но характерно для всех протоколов, базирующихся на векторе расстояния, где информационные сообщения актуализации несут в себе только пары кодов: адрес места назначение и расстояние до него. Рис. Иллюстрация, поясняющее возникновение циклических маршрутов при использовании вектора расстояния.

Маршрут резервного копирования называется основным маршрутом резервного копирования. Рассчитан следующий экономически эффективный маршрут, помещенный в таблицу топологии. Когда основной маршрут до пункта назначения становится недоступным или ненадежным, вы можете использовать основной маршрут резервного копирования.

Выбор маршрута Если следующий прибыльный маршрут не найден в таблице, маршрут помечается как активный или бесполезный на данный момент. Соседние маршрутизаторы отправляют пакеты запросов с запросами информации о топологии. После вычисления основной маршрут записывается в таблицу маршрутизации. Затем оба основных маршрута - первичный и резервный - сохраняются в таблице топологии. Статус маршрута назначения к месту назначения теперь изменится с активного на пассивный. Это означает, что маршрут работает и является надежным.








Значения кодов поля команда: Зарезервированы для внутренних целей sun microsystem. 5-6 Выключение режима трассировки (устарело);4 Включение режима трассировки (устарело);3 Отклик, содержащий информацию о расстояниях из маршрутной таблицы отправителя; 2 Запрос на получение частичной или полной маршрутной информации; 1 Значение Команд а

Обратите внимание, что наличие следующего жизнеспособного маршрута является необязательным. Затем алгоритм вставляет пути с наименьшей стоимостью в таблицу маршрутизации. Копия информации о маршруте также включена в таблицу топологии. Если соответствующая запись не найдена в массиве, маршрут будет отмечен как активный.

По завершении расчета состояние маршрута назначения до места назначения будет изменяться с активного на пассивное. Хорошее понимание протокола маршрутизации имеет важное значение, прежде чем выбирать правильный протокол и его реализацию. Этот протокол можно использовать в небольших сетях, содержащих несколько маршрутизаторов, но он очень хорошо масштабируется и позволяет создавать большие сети, разделенные на области.


НЕДОСТАТКИ RIP: RIP не работает с адресами субсетей. Если нормальный 16-бит идентификатор ЭВМ класса B не равен 0, RIP не может определить является ли не нулевая часть cубсетевым ID, или полным IP- адресом. RIP требует много времени для восстановления связи после сбоя в маршрутизаторе (минуты). В процессе установления режима возможны циклы. Число шагов важный, но не единственный параметр маршрута, да и 15 шагов не предел для современных сетей.

Область представляет собой группу маршрутизаторов и их интерфейсов. Частые перерасчеты необходимы в сетях, где часто происходят сбои каналов, и небольшие сети должны создаваться в таких сетях. Чем больше число соседей, тем больше вычислений необходимо изменить топологию, поскольку новые маршруты должны быть пересчитаны и перенаправлены во все соседние маршрутизаторы.

Маршрутизатор, принадлежащий данной области, будучи примыкающим ко второй области, является граничным маршрутизатором или пограничным маршрутизатором. Рекомендуется поддерживать до трех таблиц на маршрутизатор. Это минимизирует использование ресурсов маршрутизатора и сохраняет их для перевода маршрута в случае изменений и распространения актуальной информации о состоянии канала.


Протокол OSPF (алгоритм Дикстры) Протокол OSPF (Open Shortest Pass First, RFC , RFC , алгоритмы предложены Дикстрой) является альтернативой RIP в качестве внутреннего протокола маршрутизации. OSPF представляет собой протокол состояния маршрута (в качестве метрики используется - коэффициент качества обслуживания). Каждый маршрутизатор обладает полной информацией о состоянии всех интерфейсов всех маршрутизаторов (переключателей) автономной системы. Протокол OSPF реализован в демоне маршрутизации gated, который поддерживает также RIP и внешний протокол маршрутизации BGP.

Сбой связи, который привел бы к отсутствию связи между различными частями магистрали, означает разрывы приложений и проблемы доступности. Основная магистраль, в соответствии с руководящими принципами размера, должна состоять из 50 маршрутизаторов. Это приводит к иерархической концепции и позволяет управлять обновлениями маршрута в области основной сети. Используя виртуальные соединения, вы можете создавать обходные пути, полезные в случае серьезных сбоев связи в данной области.

Не только непрерывный просмотр соединений между маршрутизаторами, но и адресное пространство. Использование непрерывного адресного пространства позволяет агрегировать сеть. Сетевое взаимодействие в географических областях может принести выгоды для упрощения развертывания и управления, но это не обязательно означает улучшение доступности и производительности.
















Агрегация сети повышает стабильность. Используя агрегацию сети, вы можете сохранять изменения маршрута в пределах определенной области. Агрегация сети должна быть указана вручную. Конфигурация агрегации сети требует следующих действий. Определите информацию для каждой области, которая необходима в основной сети, чтобы определить информацию маршрута, необходимую в этой области. Области в конце ветки характеризуются.

Для областей с несколькими соединениями характеристика. С другой стороны, выделяются области без агрегации. Хранение информации о маршрутизации по умолчанию и внутри зоны, рекомендуемой для одного подключения маршрутизатора к базовой сети. Метрика пропускной способности для данной ссылки является обратной величине ее пропускной способности. Общая метрика для данного маршрута представляет собой сумму всех показателей пропускной способности каждой линии, составляющей этот маршрут. Передача данных, обеспечивающая пропускную способность более 100 Мбит / с, будет получать показатель по умолчанию.





Маршрутная таблица OSPF содержит в себе: IP-адрес места назначения и маску; тип места назначения (сеть, граничный маршрутизатор и т.д.); тип функции (возможен набор маршрутизаторов для каждой из функций TOS); область (описывает область, связь с которой ведет к цели, возможно несколько записей данного типа, если области действия граничных маршрутизаторов перекрываются); тип пути (характеризует путь как внутренний, межобластной или внешний, ведущий к AS); цена маршрута до цели; очередной маршрутизатор, куда следует послать дейтограмму; объявляющий маршрутизатор (используется для межобластных обменов и для связей автономных систем друг с другом).

Для типа 2 используется только метрика внешнего маршрута. Метрики 1 более полезны при общении с внешними устройствами. При проектировании сети высокой доступности вам нужно помнить о избыточности путей и маршрутизаторов. Резервирование полезно при развертывании экономичных путей, которые могут дополнительно использовать балансировку нагрузки. По умолчанию это делается на целевой и пропускной способности канала 56 Кбит / с или выше.

Маршруты рассчитываются маршрутизатором, который обнаруживает неработающую ссылку. Он отправляет пакет, информирующий вас о изменении состояния ссылки на все маршрутизаторы в вашей области. Затем каждый маршрутизатор пересчитывает свою таблицу маршрутизации.


Преимущества OSPF: Для каждого адреса может быть несколько маршрутных таблиц, по одной на каждый вид IP-операции (TOS). Каждому интерфейсу присваивается безразмерная цена, учитывающая пропускную способность, время транспортировки сообщения. Для каждой IP- операции может быть присвоена своя цена (коэффициент качества). При существовании эквивалентных маршрутов OSFP распределяет поток равномерно по этим маршрутам. Поддерживается адресация субсетей (разные маски для разных маршрутов). При связи точка-точка не требуется IP-адрес для каждого из концов. (Экономия адресов!) Применение мультикастинга вместо широковещательных сообщений снижает загрузку не вовлеченных сегментов. Недостатки: Трудно получить информацию о предпочтительности каналов для узлов, поддерживающих другие протоколы, или со статической маршрутизацией. OSPF является лишь внутренним протоколом.

Маршрутизаторы используют память для хранения информации о состоянии канала в каждой области, к которой принадлежит маршрутизатор. Чем больше областей подключено к маршрутизатору, тем больше таблица маршрутизации. Чем больше состояние связи, тем больше вычислений необходимо, если есть изменения в топологии сети.

Это защищает от несанкционированного доступа и помогает обеспечить стабильную работу сети. Мы уже знаем самые важные основы компьютерных сетей. В этом эпизоде ​​мы затем можем работать над созданием более надежных сетей. Мы обсудим. Устройство, называемое маршрутизатором, существование которого мы до сих пор пренебрегали. Мы также рассмотрим протоколы маршрутизации и базовой маршрутизации.


Внешний протокол BGP Протокол BGP (RFC-1267, BGP-3; RFC-1268; RFC-1467, BGP-4; , 1655) разработан компаниями IBM и CISCO. Главная цель BGP - сократить транзитный трафик. Но не всякая ЭВМ, использующая протокол BGP, является маршрутизатором, даже если она обменивается маршрутной информацией с пограничным маршрутизатором соседней автономной системы. BGP- маршрутизаторы обмениваются сообщениями об изменении маршрутов

Маршрутизатор является главным образом межсетевым устройством, которое используется для подключения двух или более разных сетей. Маршрутизатор отвечает за поиск кратчайших путей для пакетов. Он может подключать сети разных стандартов. С точки зрения перспективы можно сказать, что маршрутизация и коммутация не очень отличаются друг от друга, поскольку она также управляет трафиком данных в сети. Основные функции аналогичны - факт, но есть существенные различия в принципе работы между маршрутизацией и переключением.

Кроме того, простейшие переключатели не блокируют трансляции, что может привести к так называемому. буря передач. Чтобы лучше понять разницу между маршрутизатором и коммутатором, давайте попробуем обратиться к другому типу сетевых телефонных сетей. Представьте себе, например, компанию, которая имеет местную телефонную станцию. Содержит все местные телефонные номера в памяти. Но что, если мы хотим позвонить за пределы локальной сети? Затем локальная панель управления взаимодействует с другой, которая выше в иерархии и т.д. маршрутизатор можно сравнить с этой панелью управления более высокого уровня, потому что он выполняет аналогичную функцию.


Формат BGP-сообщений об изменениях маршрутов Поле маркер содержит 16 октетов и его содержимое может легко интерпретироваться получателем. Поле длина имеет два октета и определяет общую длину сообщения в октетах, включая заголовок. Поле тип представляет собой код разновидности сообщения и может принимать следующие значения: (еще жив)KEEPALIVE4 (внимание) NOTIFICATIO N 3 (изменить)UPDATE2 (открыть)OPEN1 Предусмотрены следующие разновидности кодов типа атрибута ORIGIN (код типа = 1) - стандартный обязательный атрибут, который определяет происхождение путевой информации. Генерируется автономной системой, которая является источником маршрутной информации. Значение атрибута в этом случае может принимать следующие значения: Incomplete - информация достижимости сетевого уровня получена каким-то иным способом. 2 EGP - информация достижимости сетевого уровня получена с помощью внешнего протокола маршрутизации; 1 IGP - информация достижимости сетевого уровня является внутренней по отношению к исходной автономной системе; 0 Описание Код атрибута

Протоколы маршрутизации и протоколы маршрутизации

На этом этапе мы должны догадаться, что, например, шлюз по умолчанию используется в конфигурации сетевого адаптера. Это просто самый близкий «выход в мир» - маршрутизатор, который позволяет выводить исходящие пакеты из нашей локальной сети. Давайте сначала рассмотрим разделение маршрутизации в целом. Протоколы позволяют автоматически обнаруживать больше сетей через маршрутизатор. Здесь мы можем увидеть первое деление, поэтому давайте подведем итог. Маршрутизация динамически - протоколы маршрутизации обрабатываются путем маршрутизации. Протоколы векторных расстояний - при маршрутизации они предлагают расстояние между маршрутизаторами. Маршрутизатор, работающий по протоколу состояния канала, передает информацию о соседних маршрутизаторах при изменении сетевой топологии.

Основные протоколы маршрутизации и важные концепции

Более продвинутые протоколы также учитывают нагрузку на связь, скорость, надежность, задержку и многие другие факторы. Кабинет маршрутизации - это место, где маршрутизатор хранит информацию об известных сетях. Другими словами, если маршрутизатор не имеет маршрута в своей таблице маршрутизации, он не сможет использовать его, если не задан маршрут по умолчанию. Маршрут по умолчанию - маршрутизаторы должны иметь мощное хранилище для хранения информации о маршрутах в любую точку мира, Это было бы просто невыгодно. Вот почему была изобретена концепция маршрута по умолчанию. Если наш маршрутизатор не может найти целевую сеть в своей таблице маршрутизации, он по умолчанию отправляет пакет.
  • Обновления также отправляются периодически.
  • Гибридные ссылки - объединяют функции обоих ранних типов.
  • Метрика - определяет как «качество» маршрута.
Он использует количество переходов для определения расстояния до каждого маршрутизатора в сети.


AS_sequence: уп" title="AS_PATH (код типа = 2) также является стандартным обязательным атрибутом, который составлен из совокупности сегментов пути. Каждый сегмент AS_PATH состоит из трех частей . AS_sequence: уп" class="link_thumb"> 22 AS_PATH (код типа = 2) также является стандартным обязательным атрибутом, который составлен из совокупности сегментов пути. Каждый сегмент AS_PATH состоит из трех частей. AS_sequence: упорядоченный набор маршрутов автономной системы в UPDATE-сообщении. 2 AS_set: неупорядоченный набор маршрутов в update сообщении; 1 Описание Код типа сегмента NEXT_HOP (код типа = 3) - стандартный обязательный атрибут, определяющий IP-адрес пограничного маршрутизатора, который должен рассматриваться как цель следующего шага на пути к точке назначения. MULTI_EXIT_DISC (код типа = 4) представляет собой опционный непереходной атрибут, который занимает 4 октета и является положительным целым числом. Величина этого атрибута может использоваться при выборе одного из нескольких путей к соседней автономной системе. LOCAL_PREF (код типа = 5) является опционным атрибутом, занимающим 4 октета. Он используется BGP-маршрутизатором, чтобы сообщить своим BGP-партнерам в своей собственной автономной системе степень предпочтения объявленного маршрута. ATOMIC_AGGREGATE (код типа = 6) представляет собой стандартный атрибут, который используется для информирования партнеров о выборе маршрута, обеспечивающего доступ к более широкому списку адресов. . AS_sequence: уп"> . AS_sequence: упорядоченный набор маршрутов автономной системы в UPDATE-сообщении. 2 AS_set: неупорядоченный набор маршрутов в update сообщении; 1 Описание Код типа сегмента NEXT_HOP (код типа = 3) - стандартный обязательный атрибут, определяющий IP-адрес пограничного маршрутизатора, который должен рассматриваться как цель следующего шага на пути к точке назначения. MULTI_EXIT_DISC (код типа = 4) представляет собой опционный непереходной атрибут, который занимает 4 октета и является положительным целым числом. Величина этого атрибута может использоваться при выборе одного из нескольких путей к соседней автономной системе. LOCAL_PREF (код типа = 5) является опционным атрибутом, занимающим 4 октета. Он используется BGP-маршрутизатором, чтобы сообщить своим BGP-партнерам в своей собственной автономной системе степень предпочтения объявленного маршрута. ATOMIC_AGGREGATE (код типа = 6) представляет собой стандартный атрибут, который используется для информирования партнеров о выборе маршрута, обеспечивающего доступ к более широкому списку адресов."> . AS_sequence: уп" title="AS_PATH (код типа = 2) также является стандартным обязательным атрибутом, который составлен из совокупности сегментов пути. Каждый сегмент AS_PATH состоит из трех частей. AS_sequence: уп"> title="AS_PATH (код типа = 2) также является стандартным обязательным атрибутом, который составлен из совокупности сегментов пути. Каждый сегмент AS_PATH состоит из трех частей . AS_sequence: уп">


Маршрутная база данных BGP состоит из трех частей: Содержит информацию, которую локальный BGP- маршрутизатор отобрал для рассылки соседям с помощью UPDATE-сообщений. ADJ- RIBS- OUT: 3. Содержит локальную маршрутную информацию, которую BGP-маршрутизатор отобрал, руководствуясь маршрутной политикой, из ADJ-RIBS-IN. LOC-RIB:2. Запоминает маршрутную информацию, которая получена из update-сообщений. Это список маршрутов, из которого можно выбирать. (policy information base - PIB). ADJ- RIBS- IN: 1.


Особенности BGP: BGP отличается от RIP и OSPF тем, что использует TCP в качестве транспортного протокола. ЭВМ, использующая BGP, не обязательно является маршрутизатором. Сообщения обрабатываются только после того, как они полностью получены. BGP является протоколом, ориентирующимся на вектор расстояния. BGP регулярно посылает соседям TCP-сообщения, подтверждающие, что узел жив. Если два BGP-маршрутизатора попытаются установить связь друг с другом одновременно, такая ситуация называется столкновением, одна из связей должна быть ликвидирована. При установлении связи маршрутизаторов сначала делается попытка реализовать высший из протоколов, если один из них не поддерживает эту версию, номер версии понижается.

Все методы маршрутизации, применяемые в маршрутизаторах, можно разбить на две группы (рис.118):

1) методы статической (фиксированной) маршрутизации;

2) методы динамической (адаптивной) маршрутизации.

Статическая маршрутизация означает, что пакеты передаются по определенному пути, установленному администратором и не изменяемому в течение длительного времени.

Статическая маршрутизация применяется в небольших мало изменяющихся сетях. Ее достоинства следующие:

Низкие требования к маршрутизатору;

Повышенная безопасность сети.

Недостатки статической маршрутизации, существенно ограничивающие её применение следующие:

Высокая трудоемкость эксплуатации (сетевые администраторы должны задавать и модифицировать маршруты вручную);

Медленная адаптация к изменениям топологии сети.

Динамическая маршрутизация - распределенная маршрутизация, позволяющая автоматически изменять маршрут следования пакетов при отказах или перегрузках каналов связи.

Для автоматического построения и модификации маршрутных таблиц используются протоколы (рис.119):

Внутренней маршрутизации - IGP (Interior Gateway Protocol), например RIP, OSPF, IS-IS, ES-IS;

Внешней маршрутизации - EGP (Exterior Gateway Protocol ), например протокол BGP (Border Gateway Protocol ), используемый в сети Internet .

С использованием протоколов внутренней маршрутизации маршрутные таблицы строятся в пределах так называемой автономной системы (autonomous system), представляющей собой совокупность сетей с единым административным подчинением (рис.120).

Рис. 119

Для обмена маршрутной информацией между автономными системами чаще всего применяется протокол внешней маршрутизации EGP, разработанный для сети Internet. Этот протокол назван так потому, что внешний маршрутизатор, как правило, размещается на периферии автономной системы. Его задача заключается в сборе информации о доступности всех сетей данной автономной системы и последующей передаче этой информации внешним маршрутизаторам других автономных систем.

С учетом опыта применения протокола EGP был разработан протокол BGP, основанный на использовании надежного транспортного протокола ТСР, который по сравнению с EGP:

Рис. 120

Обеспечивает более быструю стабилизацию оптимальных маршрутов;

Меньше загружает сеть служебной информацией, в частности, за счет передачи при изменении сети информации, относящейся только к этому изменению.

Протоколы маршрутизации управляют динамическим обменом информацией о маршрутах между всеми маршрутизаторами сети, реализуются программно в маршрутизаторе, создавая таблицы маршрутизации, отображающие организацию всей сети.

Протоколы внутренней маршрутизации (рис. 121), как правило, основаны на алгоритмах обмена:

Таблицами «вектор-длина» - DVA (Distance Vector Algorithm ) - протоколы типа «distance vector»;

Информацией о состоянии каналов - LSA (Link-State Algorithm ) - протоколы типа «link state».

DVА - алгоритм обмена информацией о доступных сетях и расстояниях до них путём периодической рассылки маршрутизаторами широковещательных пакетов. К протоколам типа DVА относится один из самых первых протоколов RIP (Routing lnfоrmаtiоn Protocol), который первоначально широко применялся в сети Интернет. Эти протоколы характеризуются тем, что периодически (даже если в сети не происходит изменений) посылают широковещательные пакеты с таблицами маршрутизации, которые, проходя через маршрутизаторы, обновляют таблицы маршрутизации.

Рис. 121

В каждой строке маршрутной таблицы указываются:

Сетевой адрес некоторой сети;

Адрес маршрутизатора, через который следует передавать пакеты, направляемые в данную сеть;

Расстояние до сети.

При инициализации маршрутизатора в таблицу маршрутизации записываются:

Адреса соседних сетей;

Адреса соседних маршрутизаторов, с которыми данный маршрутизатор связан непосредственно;

Расстояние до соседних маршрутизаторов принимается равным 0 или 1 в зависимости от реализации.

Каждые 30 секунд маршрутизатор передает широковещательный пакет, содержащий пары (V , D), где V - адрес доступной сети, называемый вектором, а D - расстояние до этой сети, называемое длиной вектора.

В метрике RIP длина вектора измеряется числом транзитных маршрутизаторов (в хопах) между данным маршрутизатором и соответствующей сетью. На основании полученных таблиц "вектор-длина" маршрутизатор вносит дополнения и изменения в свою маршрутную таблицу, определяя пути минимальной длины во все доступные сети.

Поскольку каналы связи могут иметь разные пропускные способности, в некоторых реализациях RIP длина вектора умножается на весовой коэффициент, зависящий от скорости передачи данных по КС.

Основное достоинство RIP и других протоколов типа DV А - простота реализации.

Недостатки RIP:

1) медленная стабилизация оптимальных маршрутов;

Периодичностью передачи широковещательных пакетов, содержащих таблицы "вектор-длина" - пакеты передаются даже в том случае, если в сети не было никаких изменений;

Большим объёмом этих таблиц, который пропорционален числу подсетей, входящих в сеть.

Протоколы типа distance vector целесообразно применять в небольших и относительно устойчивых сетях. В больших сетях периодически посылаемые широковещательные пакеты приводят к перегрузке сети и уменьшению пропускной способности.

LSA - алгоритмы обмена информацией о состоянии каналов, называемые также алгоритмами предпочтения кратчайшего пути SPF (Shortest Path First), основаны на динамическом построении маршрутизаторами карты топологии сети за счет сбора информации обо всех объединяющих их каналах связи. Для этого маршрутизатор периодически тестирует состояние каналов с соседними маршрутизаторами, помечая каждый канал как "активный" или "неактивный". На практике для уменьшения слишком частой смены этих двух состояний применяется следующее правило: «канал считается "активным " до тех пор, пока значительный процент тестов не даст отрицательного результата, и "неактивным " - пока значительный процент тестов не даст положительного результата».

При изменении состояния своих каналов маршрутизатор немедленно распространяет соответствующую информацию по сети всем остальным маршрутизаторам, которые, получив сообщения, обновляют свои карты сети и заново вычисляют кратчайшие пути во все точки назначения.

Достоинства алгоритмов LSA:

1) гарантированная и более быстрая стабилизация оптимальных маршрутов, чем в алгоритмах DVА;

2) простота отладки и меньший объем передаваемой информации, не зависящий от общего числа подсетей в сети.

Протоколы типа LSA используются в больших или быстро растущих сетях. К ним относятся такие протоколы, как Ореn Shortest Path First (OSPF) и Intеrmеdiаtе System to Intеrmеdiаtе System (IS-IS).

Самой распространенной реализацией алгоритма LSA является протокол OSPF - открытый стандарт, разработанный для применения в маршрутизаторах сети Интернет и широко используемый в настоящее время в других сетях (NetWare, SNA, XNS, DECNet).

Обладая всеми преимуществами алгоритмов LSA, протокол OSPF обеспечивает следующие дополнительные возможности.

1. Маршрутизация пакетов в соответствии с заказанным типом обслуживания. Сетевой администратор может присваивать межсетевым каналам различные значения "стоимости", основываясь на их пропускной способности, задержках или эксплуатационных расходах. Маршрутизатор выбирает путь следования пакета в результате анализа не только адреса получателя, но и поля "тип обслуживания" в заголовке.

2. Равномерное распределение нагрузки между альтернативными путями одинаковой стоимости (в отличие от протокола RIP, вычисляющего только один путь в каждую точку назначения).

3. Маршрутизация пакетов в соответствии с классом обслуживания. Сетевой администратор может создать несколько очередей с различными приоритетами. Пакет помещается в очередь на отправку по результатам анализа типа протокола. Для пакетов, чувствительных к временным задержкам, выделяется очередь с более высоким приоритетом.

4. Аутентификация маршрутов. Отсутствие этой возможности, например в протоколе RIP, может привести к перехвату пакетов злоумышленником, который будет передавать таблицы "вектор-длина" с указанной малой длиной путей от своего ПК во все подсети.

5. Создание виртуального канала между маршрутизаторами, соединенными не напрямую, а через некоторую транзитную сеть.

В модели OSI на основе алгоритма LSA определены протоколы маршрутизации сетевого уровня:

"оконечная система - транзитная система", ES-IS (End System-to- Intеrmеdiаtе System);

"транзитная система - транзитная система", IS-IS (Intеrmеdiаtе Sуstеm-tо-Intеrmеdiаtе System).

Протоколы типа LSA, в отличие от DVА, посылают информацию о маршрутах только для отображения изменений в своих сетевых соединениях.

Другое отличие заключается в возможности выбора канала передачи из нескольких возможных с учетом одного из параметров маршрутизации, задаваемого пользователем:

Задержки или скорости передачи данных;

Пропускной способности или производительности;

Надежности.

Достоинства маршрутизаторов по сравнению с мостами:

Высокая безопасность данных;

Высокая надежность сетей за счет альтернативных путей;

Эффективное распределение нагрузки по каналам связи за счет выбора наилучших маршрутов для передачи данных;

Большая гибкость за счёт выбора маршрута в соответствии с метрикой, учитывающей его стоимость, пропускную способность каналов связи и т.д.;

Гарантированная защита от "широковещательного шторма";

Возможность объединения сетей с разной длиной пакетов.

Недостатки маршрутизаторов:

Вносят сравнительно большую задержку в передачу пакетов;

Более сложны в установке и конфигурировании, чем мосты;

При перемещении компьютера из одной подсети в другую требуется изменить его сетевой адрес;

Более дорогие, чем мосты, так как требуются более мощные процессоры, больший объем оперативной памяти, более дорогое программное обеспечение, стоимость которого зависит от числа поддерживаемых протоколов.

Х арактерные особенности мостов и маршрутизаторов представлены в табл.4.1.

Сети с протоколами, не обладающими сетевым уровнем и, соответственно, не имеющие сетевого адреса, не могут использовать маршрутизаторы и объединяются с помощью мостов или коммутаторов. Однако существуют маршрутизаторы, которые одновременно могут выполнять функции моста и называются мостами/маршрутизаторами (bridge/router или иногда brouter).

4.2.4 Коммутаторы

Коммутатор по функциональным возможностям занимает промежуточное положение между мостом и маршрутизатором и при объединении сегментов локальных сетей работает на 2-м канальном уровне, то есть коммутирует данные на основе анализа МАС-адресов.

Производительность коммутаторов значительно выше, чем мостов, и достигает нескольких миллионов кадров в секунду.

Каноническая структура коммутатора представлена на рис.122, где КМ - коммутационная матрица; ПП - процессоры портов с буферной памятью для хранения кадров.

В отличие от моста в коммутаторе каждый порт имеет свой процессор, в то время как все порты моста управляются одним процессором. В коммутаторе устанавливается один путь для всех кадров одного и того же сообщения, имеющих один адрес назначения и образующих так называемую «пачку», в то время как в маршрутизаторе для каждого пакета определяется свой наилучший путь. Передача кадров из входных буферов разных портов в выходные буферы коммутатора может происходить параллельно и независимо друг от друга. Эти особенности коммутатора обусловливает меньшие задержки при передаче данных по сравнению с маршрутизаторами.

Коммутационная матрица передаёт кадры из входных буферов в выходные на основе таблицы коммутации. Общее управление коммутатором и коммутационной матрицей реализуется системным модулем, который кроме того поддерживает общую адресную таблицу.

Рис. 122

Коммутаторы могут реализовать один из двух способов коммутации:

С полной буферизацией кадра, когда анализ заголовка поступающего кадра начинается только после того, как кадр будет полностью принят во входной буфер;

«на лету» (on-the-fly ), когда анализ заголовка поступающего кадра начинается сразу же после того, как во входной буфер принят заголовок кадра, не ожидая завершения приёма целиком всего кадра, что позволяет ещё больше сократить задержку кадра в коммутаторе.

Коммутаторы локальных сетей могут работать в одном из двух режимов:

Полудуплексный, когда к порту коммутатора подключается сегмент сети на коаксиальном кабеле или концентратор с подключенными к нему рабочими станциями (рис.123 ,а);

Дуплексный, когда к каждому порту коммутатора подключается только одна рабочая станция (рис.123 ,б).

Подключение к портам коммутатора по одной рабочей станции (а не сегментов) называется микросегментацией.

Рис. 123

Переход на дуплексный режим требует изменения логики работы МАС-узлов и драйверов сетевых адаптеров (не фиксировать коллизии в ЛВС Ethernet , не ждать маркера в Token Ring и FDDI).

Соединения «коммутатор-коммутатор» могут поддерживать дуплексный режим.

При работе коммутатора может возникнуть ситуация, когда на один и тот же выходной порт коммутатора кадры поступают от нескольких входных портов с суммарной интенсивностью, превышающей предельное значение для данной технологии ЛВС, например для ЛВС Ethernet с пропускной способностью 10 Мбит/с - 14880 кадров в секунду. Это приводит к перегрузкам и потерям кадров за счет переполнения выходного буфера соответствующего порта.

Для устранения подобных ситуаций необходим механизм управления потоками кадров.

Для ЛВС Ethernet и Fast Ethernet в 1997 году принят стандарт IEEE 802.3х на управление потоком в дуплексном режиме , предусматривающий две команды «Приостановить передачу» и «Возобновить передачу», которые направляются соседнему узлу. Для высокоскоростных сетей (Gigabit Ethernet и др.) с целью не допустить блокировок всех коммутаторов в сети разрабатываются более тонкие механизмы, которые указывают, на какую величину нужно уменьшить поток кадров, а не приостанавливать его до нуля.

При полудуплексном режиме коммутатор воздействует на конечный узел с помощью механизмов доступа к среде, а именно:

Метод обратного давления, заключающийся в создании искусственных коллизий в сегменте с помощью jаm-последовательности;

Метод агрессивного поведения, когда порт коммутатора уменьшает межкадровый интервал или паузу после коллизии, что обеспечивает коммутатору преимущественный доступ к среде передачи.

Типовые варианты технической реализации коммутаторов представлены на рис.124.

Вариант 1. На основе коммутационной матрицы (рис.124,а).

Рис. 124

Достоинства:

Максимальная производительность;

Высокая надежность.

Недостатки:

Сложность и высокая стоимость;

Ограниченное число портов, поскольку с их увеличением существенно возрастает стоимость.

Вариант 2. На основе общей шины (рис.124,б).

Достоинства:

Простота;

Дешевизна.

Недостатки:

Низкая производительность;

Низкая надежность.

Вариант 3. На основе разделяемой многовходовой памяти (рис.124,в). Этот вариант занимает промежуточное положение между вариантами на основе коммутационной матрицы и на основе общей шины.

Коммутаторы по сравнению с мостами являются более интеллектуальными сетевыми устройствами и обладают рядом дополнительных функций.

1. Поддержка «алгоритма покрывающего дерева» («Spanning Tree»), который позволяет автоматически определять древовидную конфигурацию связей в сети для исключения петель и циклов в маршрутах (замкнутых маршрутов).

Алгоритм «Spanning Tree» реализуется в 3 этапа (рис.125):

Определяется автоматически (коммутатор с меньшим МАС- адресом блока управления) или назначается администратором корневой коммутатор (ККм), от которого строится дерево;

Для каждого коммутатора (Км) определяется корневой порт, через который лежит кратчайший путь к корневому коммутатору;

Для каждого сегмента () сети выбирается назначенный порт - порт, который обеспечивает кратчайшее расстояние от данного сегмента до корневого коммутатора.

2. Трансляция протоколов канального уровня.

Рис. 125

Коммутаторы транслируют протоколы по тем же алгоритмам, что и транслирующие мосты.

3. Фильтрация кадров в соответствии с заданными условиями (например, ограничивают доступ к некоторым службам сети).

4. Приоритезация трафика независимо от технологии сети, например путём: приписывания приоритета портам коммутатора или назначения приоритета кадрам.

Свойства коммутаторов, позволяющие локализовать и контролировать потоки данных, а также управлять ими с помощью пользовательских фильтров, позволяют использовать коммутаторы для построения виртуальных ЛВС (ВЛВС, VLAN - Virtual LAN).

4.2.5 Шлюзы

Шлюз программно-апп аратный комплекс, соединяющий разнородные сети или сетевые устройства и позволяющий решать проблемы, связанные с различием протоколов и систем адресации.

Шлюзы переводят различные сетевые протоколы и позволяют различным сетевым устройствам не просто соединяться, а работать как единая сеть. В качестве примеров можно назвать пакетные адаптеры (PAD), конверторы протоколов и устройства, соединяющие сети Ethernet и Х.25. В сети Internet шлюзом часто называется межсетевой маршрутизатор.

Шлюзы обеспечивают еще более интеллектуальный и более медленный сервис, чем мосты и маршрутизаторы и могут работать на высших уровнях ОSI-модели.