Реферат: Работа маршрутизаторов в компьютерной сети

ВВЕДЕНИЕ

Hub-ы,организующие рабочую группу, bridge-и, соединяющие два сегмента сети илокализующие трафик в пределах каждого из них, а также switch-и, позволяющиесоединять несколько сегментов локальной вычислительной сети — это всеустройства, предназначенные для работы в сетях IEEE 802.3 или Еthernet. Однако,существует особый тип оборудования, называемый маршрутизаторами (routе

rs), который применяется в сетях со сложнойконфигурацией для связи ее участков с различными сетевыми протоколами (в томчисле и для доступа к глобальным (WАN) сетям), а также для более эффективногоразделения трафика и использования альтернативных путей между узлами сети.Основная цель применения маршрутизаторов — объединение разнородных сетей иобслуживание альтернативных путей.

Различные типы маршрутизаторовотличаются количеством и типами своих портов, что собственно и определяет местаих использования. Маршрутизаторы, например, могут быть использованы в локальнойсети Ethernet для эффективного управления трафиком при наличии большого числасегментов сети, для соединения сети типа Еthernet с сетями другого типа,например Тоkеn Ring, FDDI, а также для обеспечения выходов локальных сетей наглобальную сеть.

Маршрутизаторы непросто осуществляют связь разных типов сетей и обеспечивают доступ к глобальнойсети, но и могут управлять трафиком на основе протокола сетевого уровня(третьего в модели OSI), то есть на более высоком уровне по сравнению скоммутаторами. Необходимость в таком управлении возникает при усложнении топологиисети и росте числа ее узлов, если в сети появляются избыточные пути (приподдержке протокола IEEE 802.1 Spanning Тгее), когда нужно решать задачумаксимально эффективной и быстрой доставки отправленного пакета по назначению.

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1

НАЗНАЧЕНИЕ МАРШРУТИЗАТОРОВ

Если бысуществовала среда с безграничной пропускной способностью, способная обеспечитьнепосредственную связь всех компьютеров друг с другом в одной сети, никакихмаршрутизаторов бы не понадобилось. В реальности же мы зачастую не можемобеспечить такую связь даже в пределах одного здания. Физические пределы,соображения надежности и безопасности заставляют дробить сети на подсети.Маршрутизаторы же выступают в роли некоего клея, их объединяющего.

Что этотакое - маршрутизатор? Это компьютер, имеющий несколько сетевых интерфейсов,причем разные интерфейсы принадлежат разным сетям. (Всякого рода аппаратныемаршрутизаторы, наподобие тех, что выпускают Bay Networks и Cisco, тоже являютсякомпьютерами, пусть и специализированными.) Задача маршрутизатора - переправлятьпакеты данных между интерфейсами. Сетевые интерфейсы могут быть разными -сетевые карты Ethernet, модемы на выделенных и коммутируемых линиях, X.25 PAD,ISDN и т. д.

В зависимости отсложности сети, нам требуется либо статическая, либо динамическаямаршрутизация, либо их сочетание. Статическая маршрутизация применяется тогда,когда пути следования пакетов можно задать заранее. Один из жизненных примеров:сеть на тонком коаксиальном кабеле очень ненадежна, и, чтобы хоть немногоповысить надежность, где-то в середине ее поставили компьютер с двумя сетевымиинтерфейсами. Другой пример - подключение локальной сети к провайдеруInternet. Здесь известно, что все пакеты, не относящиеся к данной локальнойсети, надо передать провайдеру, а он уже сам должен с ними разбираться.

Когда нужнадинамическая маршрутизация? Возьмем такой пример, чисто учебный (рисунок ниже).Пусть у нас имеются три сети (A, B и C), каждая из которых соединена с каждоймаршрутизаторами по выделенной линии. Фактически, кстати, возникают еще трисети - это соединения AB, BC и AC (обозначим их AB, BC и AC). Из сети A мыжелаем работать с компьютером в B. Пакеты могут достигнуть его двумя путями:либо через выделенную линию AB, либо проходя через AC, сеть C и далее через BC.Мы можем воспользоваться статической маршрутизацией и жестко задать маршрут(пакеты для B передавать только через AB), но хочется, чтобы при возможномразрыве связи AB пакеты автоматически пошли по альтернативному пути, а привосстановлении связи был восстановлен старый путь. Это и есть динамическаямаршрутизация. Программы-демоны должны следить за состоянием сети иавтоматически находить наиболее выгодный маршрут.

1.2ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ УРОВНИ МОДЕЛИ

OSI

Перемещениеинформации между компьютерами различных схем является чрезвычайно сложнойзадачей. В начале 1980 гг. Международная Организация по Стандартизации (ISO)признала необходимость в создания модели сети, которая могла бы помочь поставщикамсоздавать реализации взаимодействующих сетей. Эту потребность удовлетворяетэталонная модель «Взаимодействие Открытых Систем» (OSI), выпущенная в<st1:metricconverter ProductID=«1984 г» w:st=«on»>1984 г</st1:metricconverter>.

Эталонная модельOSI быстро стала основной архитектурной моделью для передачи межкомпьютерныхсообщений. Несмотря на то, что были разработаны другие архитектурные модели (восновном патентованные), большинство поставщиков сетей, когда им необходимопредоставить обучающую информацию пользователям поставляемых ими изделий,ссылаются на них как на изделия для сети, соответствующей эталонной модели OSI.И действительно, эта модель является самым лучшим средством, имеющемся в распоряжениитех, кто надеется изучить технологию сетей.

Эталонная модельOSI делит проблему перемещения информации между компьютерами через среду сетина семь менее крупных, и следовательно, более легко разрешимых проблем. Каждаяиз этих семи проблем выбрана потому, что она относительно автономна, иследовательно, ее легче решить без чрезмерной опоры на внешнюю информацию.

Каждая из семиобластей проблемы решалась с помощью одного из уровней модели. Большинствоустройств сети реализует все семь уровней. Однако в режиме потока информациинекоторые реализации сети пропускают один или более уровней. Два самых низшихуровня OSI реализуются аппаратным и программным обеспечением; остальные пятьвысших уровней, как правило, реализуются программным обеспечением.

Справочная модельOSI описывает, каким образом информация проделывает путь через среду сети(например, провода) от одной прикладной программы (например, программыобработки крупноформатных таблиц) до другой прикладной программы, находящейся вдругом компьютере. Т.к.информация, которая должна быть отослана, проходит внизчерез уровни системы, по мере этого продвижения она становится все меньшепохожей на человеческий язык и все больше похожей на ту информацию, которую понимаюткомпьютеры, а именно «единицы» и «нули».

Эталонная модельOSI не является реализацией сети. Она только определяет функции каждого уровня.В этом отношении она напоминает план для постройки корабля. Точно также, какдля выполнения фактической работы по плану могут быть заключены контракты слюбым количеством кораблестроительных компаний, любое число поставщиков сети могутпостроить протокол реализации по спецификации протокола. И если этот план небудет предельно понятным, корабли, построенные различными компаниями,пользующимися одним и тем же планом, пусть незначительно, но будут отличатьсядруг от друга. Примером самого незначительного отличия могут быть гвозди,забитые в разных местах.

Чем объясняетсяразница в реализациях одного и того же плана корабля (или спецификациипротокола)? Частично эта разница вызвана неспособностью любой спецификацииучесть все возможные детали реализации. Кроме того, разные люди, реализующиеодин и тот же проект, всегда интерпретируют его немного по-разному. И наконец,неизбежные ошибки реализации приводят к тому, что изделия разных реализацийотличаются исполнением. Этим объясняется то, что реализация протокола Х однойкомпании не всегда взаимодействует с реализацией этого протокола,осуществленной другой компанией.

Уровни OSI:

Прикладной уровень

Прикладной уровень — это самый близкий к пользователю уровень OSI. Онотличается от других уровней тем, что не обеспечивает услуг ни одному из другихуровней OSI; однако он обеспечивает ими прикладные процессы, лежащие запределами масштаба модели OSI. Примерами таких прикладных процессов могутслужить программы обработки крупномасштабных таблиц, программы обработки слов,программы банковских терминалов и т.д.

Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемыхпартнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные программы,а также устанавливает соглашение по процедурам устранения ошибок и управленияцелостностью информации. Прикладной уровень также определяет, имеется ли вналичии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.

Представительный уровень

Представительный уровень отвечает за то, чтобы информация, посылаемая изприкладного уровня одной системы, была читаемой для прикладного уровня другойсистемы. При необходимости представительный уровень осуществляет трансляциюмежду множеством форматов представления информации путем использования общегоформата представления информации.

Представительныйуровень занят не только форматом и представлением фактических данныхпользователя, но также структурами данных, которые используют программы.Поэтому кроме трансформации формата фактических данных (если она необходима),представительный уровень согласует синтаксис передачи данных для прикладногоуровня.

Сеансовый уровень

Как указывает его название, сеансовый уровень устанавливает, управляет изавершает сеансы взаимодействия между прикладными задачами. Сеансы состоят издиалога между двумя или более об'ектами представления (как вы помните,сеансовый уровень обеспечивает своими услугами представительный уровень).Сеансовый уровень синхронизирует диалог между об'ектами представительногоуровня и управляет обменом информации между ними. В дополнение к основнойрегуляции диалогов (сеансов) сеансовый уровень предоставляет средства дляотправки информации, класса услуг и уведомления в исключительных ситуациях опроблемах сеансового, представительного и прикладного уровней.

Транспортный уровень

Граница между сеансовым и транспортным уровнями может быть представленакак граница между протоколами прикладного уровня и протоколами низших уровней.В то время как прикладной, представительный и сеансовый уровни заняты прикладнымивопросами, четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.

Транспортный уровень пытается обеспечить услуги по транспортировкеданных, которые избавляют высшие слои от необходимости вникать в ее детали. Вчастности, заботой транспортного уровня является решение таких вопросов, каквыполнение надежной транспортировки данных через об'единенную сеть.Предоставляя надежные услуги, транспортный уровень обеспечивает механизмы дляустановки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальныхканалов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки иуправления информационным потоком (с целью предотвращения переполнения системыданными из другой системы).

Сетевой уровень

Сетевой уровень — это комплексный уровень, который обеспечивает возможностьсоединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными кразным «подсетям», которые могут находиться в разных географическихпунктах. В данном случае «подсеть» — это по сути независимый сетевойкабель (иногда называемый сегментом).

Т.к. две конечныесистемы, желающие организовать связь, может разделять значительноегеографическое расстояние и множество подсетей, сетевой уровень являетсядоменом маршрутизации. Протоколы маршрутизации выбирают оптимальные маршрутычерез последовательность соединенных между собой подсетей. Традиционныепротоколы сетевого уровня передают информацию вдоль этих маршрутов.

Канальный уровень

Канальный уровень (формально называемый информационно-канальным уровнем)обеспечивает надежный транзит данных через физический канал. Выполняя этузадачу, канальный уровень решает вопросы физической адресации (впротивоположность сетевой или логической адресации), топологии сети, линейнойдисциплины (каким образом конечной системе использовать сетевой канал),уведомления о неисправностях, упорядоченной доставки блоков данных и управленияпотоком информации.

Физический уровень

Физический уровень определяет электротехнические, механические, процедурныеи функциональные характеристики активации, поддержания и дезактивациифизического канала между конечными системами. Спецификации физического уровняопределяют такие характеристики, как уровни напряжений, синхронизацию изменениянапряжений, скорость передачи физической информации, максимальные расстоянияпередачи информации, физические соединители и другие аналогичныехарактеристики.

2СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1ПРОТОКОЛЫ МАРШРУТИЗАЦИИ И ИХ МЕТРИКИ

2.1.1 Дистанционно-векторныйпротокол RIP

Протокол RIP(Routing Information Protocol) представляет собой один из старейшихпротоколов обмена маршрутной информацией, однако он до сих пор чрезвычайно распространенв вычислительных сетях. Помимо версии RIP для сетей TCP/IP, существует такжеверсия RIP для сетей IPX/SPX компании Novell.

В этом протоколе всесети имеют номера (способ образования номера зависит от используемого в сетипротокола сетевого уровня), а все маршрутизаторы — идентификаторы. Протокол RIPшироко использует понятие «вектор расстояний». Вектор расстоянийпредставляет собой набор пар чисел, являющихся номерами сетей и расстояниями доних в хопах.

Вектора расстоянийитерационно распространяются маршрутизаторами по сети, и через несколько шаговкаждый маршрутизатор имеет данные о достижимых для него сетях и о расстоянияхдо них. Если связь с какой-либо сетью обрывается, то маршрутизатор отмечаетэтот факт тем, что присваивает элементу вектора, соответствующему расстоянию доэтой сети, максимально возможное значение, которое имеет специальный смысл — «связи нет». Таким значением в протоколе RIP является число 16.

На рисунке нижеприведен пример сети, состоящей из шести маршрутизаторов, имеющихидентификаторы от 1 до 6, и из шести сетей от A до F, образованных прямымисвязями типа «точка-точка».

Рис. Обмен маршрутнойинформацией по протоколу RIP

На рисунке приведена начальная информация,содержащаяся в топологической базе маршрутизатора 2, а также информация в этойже базе после двух итераций обмена маршрутными пакетами протокола RIP. Послеопределенного числа итераций маршрутизатор 2 будет знать о расстояниях до всехсетей интерсети, причем у него может быть несколько альтернативных вариантовотправки пакета к сети назначения. Пусть в нашем примере сетью назначенияявляется сеть D.

При необходимостиотправить пакет в сеть D маршрутизатор просматривает свою базу данных маршрутови выбирает порт, имеющий наименьшее расстояния до сети назначения (в данномслучае порт, связывающий его с маршрутизатором 3).

Для адаптации кизменению состояния связей и оборудования с каждой записью таблицымаршрутизации связан таймер. Если за время тайм-аута не придет новое сообщение,подтверждающее этот маршрут, то он удаляется из маршрутной таблицы.

При использованиипротокола RIP работает эвристический алгоритм динамического программированияБеллмана-Форда, и решение, найденное с его помощью является не оптимальным, аблизким к оптимальному. Преимуществом протокола RIP является его вычислительнаяпростота, а недостатками — увеличение трафика при периодической рассылкешироковещательных пакетов и неоптимальность найденного маршрута.

На рисунке нижепоказан случай неустойчивой работы сети по протоколу RIP при измененииконфигурации — отказе линии связи маршрутизатора M1 с сетью 1. При работоспособномсостоянии этой связи в таблице маршрутов каждого маршрутизатора есть запись осети с номером 1 и соответствующим расстоянием до нее.

Рис. Примернеустойчивой работы сети при использовании протокола RIP

При обрыве связи с сетью 1 маршрутизатор М1 отмечает,что расстояние до этой сети приняло значение 16. Однако получив через некотороевремя от маршрутизатора М2 маршрутное сообщение о том, что от него до сети 1расстояние составляет 2 хопа, маршрутизатор М1 наращивает это расстояние на 1 иотмечает, что сеть 1 достижима через маршрутизатор 2. В результате пакет,предназначенный для сети 1, будет циркулировать между маршрутизаторами М1 и М2до тех пор, пока не истечет время хранения записи о сети 1 в маршрутизаторе 2,и он не передаст эту информацию маршрутизатору М1.

Для исключения подобных ситуаций маршрутная информацияоб известной маршрутизатору сети не передается тому маршрутизатору, от которогоона пришла.

Существуют и другие, более сложные случаинестабильного поведения сетей, использующих протокол RIP, при изменениях всостоянии связей или маршрутизаторов сети.

2.1.2 Протокол состояния связей OSPF

Протокол OSPF (Open Shortest Path Firs) являетсядостаточно современной реализацией алгоритма состояния связей (он принят в 1991году) и обладает многими особенностями, ориентированными на применение вбольших гетерогенных сетях.

Протокол OSPF вычисляет маршруты в IP-сетях, сохраняяпри этом другие протоколы обмена маршрутной информацией.

Непосредственносвязанные (то есть достижимые без использования промежуточных маршрутизаторов)маршрутизаторы называются «соседями». Каждый маршрутизатор хранитинформацию о том, в каком состоянии по его мнению находится сосед. Маршрутизаторполагается на соседние маршрутизаторы и передает им пакеты данных только в томслучае, если он уверен, что они полностью работоспособны. Для выяснения состояниясвязей маршрутизаторы-соседи достаточно часто обмениваются короткими сообщениямиHELLO.

Для распространения по сети данных о состоянии связеймаршрутизаторы обмениваются сообщениями другого типа. Эти сообщения называются routerlinks advertisement — объявление о связях маршрутизатора (точнее, осостоянии связей). OSPF-маршрутизаторы обмениваются не только своими, но ичужими объявлениями о связях, получая в конце-концов информацию о состояниивсех связей сети. Эта информация и образует граф связей сети, который,естественно, один и тот же для всех маршрутизаторов сети.

Кроме информации о соседях, маршрутизатор в своемобъявлении перечисляет IP-подсети, с которыми он связан непосредственно,поэтому после получения информации о графе связей сети, вычисление маршрута докаждой сети производится непосредственно по этому графу по алгоритму Дэйкстры.Более точно, маршрутизатор вычисляет путь не до конкретной сети, а до маршрутизатора,к которому эта сеть подключена. Каждый маршрутизатор имеет уникальныйидентификатор, который передается в объявлении о состояниях связей. Такойподход дает возможность не тратить IP-адреса на связи типа«точка-точка» между маршрутизаторами, к которым не подключены рабочиестанции.

Маршрутизатор вычисляет оптимальный маршрут до каждойадресуемой сети, но запоминает только первый промежуточный маршрутизатор изкаждого маршрута. Таким образом, результатом вычислений оптимальных маршрутовявляется список строк, в которых указывается номер сети и идентификатормаршрутизатора, которому нужно переслать пакет для этой сети. Указанный списокмаршрутов и является маршрутной таблицей, но вычислен он на основании полнойинформации о графе связей сети, а не частичной информации, как в протоколе RIP.

Описанный подход приводит к результату, который неможет быть достигнут при использовании протокола RIP или другихдистанционно-векторных алгоритмов. RIP предполагает, что все подсетиопределенной IP-сети имеют один и тот же размер, то есть, что все они могутпотенциально иметь одинаковое число IP-узлов, адреса которых не перекрываются.Более того, классическая реализация RIP требует, чтобы выделенные линии«точка-точка» имели IP-адрес, что приводит к дополнительным затратамIP-адресов.

ВOSPF такие требования отсутствуют: сети могут иметь различное число хостов имогут перекрываться. Под перекрытием понимается наличие нескольких маршрутов кодной и той же сети. В этом случае адрес сети в пришедшем пакете может совпастьс адресом сети, присвоенным нескольким портам.

Если адрес принадлежит нескольким подсетям в базеданных маршрутов, то продвигающий пакет маршрутизатор использует наиболееспецифический маршрут, то есть адрес подсети, имеющей более длинную маску.

Например,если рабочая группа ответвляется от главной сети, то она имеет адрес главнойсети наряду с более специфическим адресом, определяемым маской подсети. Привыборе маршрута к хосту в подсети этой рабочей группы маршрутизатор найдет двапути, один для главной сети и один для рабочей группы. Так как последний болееспецифичен, то он и будет выбран. Этот механизм является обобщением понятия«маршрут по умолчанию», используемого во многих сетях.

Использование подсетей с различным количеством хостовявляется вполне естественным. Например, если в здании или кампусе на каждомэтаже имеются локальные сети, и на некоторых этажах компьютеров больше, чем надругих, то администратор может выбрать размеры подсетей, отражающие ожидаемыетребования каждого этажа, а не соответствующие размеру наибольшей подсети.

Впротоколе OSPF подсети делятся на три категории:

«хост-сеть»,представляющая собой подсеть из одного адреса,

«тупиковаясеть», которая представляет собой подсеть, подключенную только к одномумаршрутизатору,

«транзитнаясеть», которая представляет собой подсеть, подключенную к более чем одномумаршрутизатору.

Транзитная сеть является для протокола OSPF особымслучаем. В транзитной сети несколько маршрутизаторов являются взаимно иодновременно достижимыми. В широковещательных локальных сетях, таких какEthernet или Token Ring, маршрутизатор может послать одно сообщение, котороеполучат все его соседи. Это уменьшает нагрузку на маршрутизатор, когда онпосылает сообщения для определения существования связи или обновленныеобъявления о соседях. Однако, если каждый маршрутизатор будет перечислять всехсвоих соседей в своих объявлениях о соседях, то объявления займут много места впамяти маршрутизатора. При определении пути по адресам транзитной подсети можетобнаружиться много избыточных маршрутов к различным маршрутизаторам. Навычисление, проверку и отбраковку этих маршрутов уйдет много времени.

Когда маршрутизатор начинает работать в первый раз (тоесть инсталлируется), он пытается синхронизировать свою базу данных со всемимаршрутизаторами транзитной локальной сети, которые по определению имеютидентичные базы данных. Для упрощения и оптимизации этого процесса в протоколеOSPF используется понятие «выделенного» маршрутизатора, которыйвыполняет две функции.

Во-первых, выделенный маршрутизатор и его резервный«напарник» являются единственными маршрутизаторами, с которыми новыймаршрутизатор будет синхронизировать свою базу. Синхронизировав базу свыделенным маршрутизатором, новый маршрутизатор будет синхронизирован со всемимаршрутизаторами данной локальной сети.

Во-вторых, выделенный маршрутизатор делает объявлениео сетевых связях, перечисляя своих соседей по подсети. Другиемаршрутизаторы просто объявляют о своей связи с выделенным маршрутизатором. Этоделает объявления о связях (которых много) более краткими, размером собъявление о связях отдельной сети.

Для начала работы маршрутизатора OSPF нужен минимуминформации — IP-конфигурация (IP-адреса и маски подсетей), некоторая информацияпо умолчанию (default) и команда на включение. Для многих сетей информация поумолчанию весьма похожа. В то же время протокол OSPF предусматривает высокуюстепень программируемости.

Интерфейс OSPF (порт маршрутизатора, поддерживающегопротокол OSPF) является обобщением подсети IP. Подобно подсети IP, интерфейсOSPF имеет IP-адрес и маску подсети. Если один порт OSPF поддерживает более,чем одну подсеть, протокол OSPF рассматривает эти подсети так, как если бы онибыли на разных физических интерфейсах, и вычисляет маршруты соответственно.

Интерфейсы, к которым подключены локальные сети,называются широковещательными (broadcast) интерфейсами, так как онимогут использовать широковещательные возможности локальных сетей для обменасигнальной информацией между маршрутизаторами. Интерфейсы, к которым подключеныглобальные сети, не поддерживающие широковещание, но обеспечивающие доступ комногим узлам через одну точку входа, например сети Х.25 или frame relay,называются нешироковещательными интерфейсами с множественным доступом или NBMA(non-broadcast multi-access). Они рассматриваются аналогичношироковещательным интерфейсам за исключением того, что широковещательнаярассылка эмулируется путем посылки сообщения каждому соседу. Так как обнаружениесоседей не является автоматическим, как в широковещательных сетях, NBMA-соседидолжны задаваться при конфигурировании вручную. Как на широковещательных, так ина NBMA-интерфейсах могут быть заданы приоритеты маршрутизаторов для того,чтобы они могли выбрать выделенный маршрутизатор.

Интерфейсы «точка-точка», подобные PPP,несколько отличаются от традиционной IP-модели. Хотя они и могут иметьIP-адреса и подмаски, но необходимости в этом нет.

Впростых сетях достаточно определить, что пункт назначения достижим и найти маршрут,который будет удовлетворительным. В сложных сетях обычно имеется нескольковозможных маршрутов. Иногда хотелось бы иметь возможности по установлению дополнительныхкритериев для выбора пути: например, наименьшая задержка, максимальнаяпропускная способность или наименьшая стоимость (в сетях с оплатой за пакет).По этим причинам протокол OSPF позволяет сетевому администратору назначатькаждому интерфейсу определенное число, называемое метрикой, чтобыоказать нужное влияние на выбор маршрута.

Число, используемое в качестве метрики пути, можетбыть назначено произвольным образом по желанию администратора. Но по умолчаниюв качестве метрики используется время передачи бита в 10-ти наносекундныхединицах (10 Мб/с Ethernet'у назначается значение 10, а линии 56 Кб/с — число1785). Вычисляемая протоколом OSPF метрика пути представляет собой сумму метриквсех проходимых в пути связей; это очень грубая оценка задержки пути. Если маршрутизаторобнаруживает более, чем один путь к удаленной подсети, то он использует путь снаименьшей стоимостью пути.

В протоколе OSPF используется несколько временныхпараметров, и среди них наиболее важными являются интервал сообщения HELLO и интервалотказа маршрутизатора (router dead interval).

HELLO — это сообщение, которым обмениваются соседние,то есть непосредственно связанные маршрутизаторы подсети, с целью установитьсостояние линии связи и состояние маршрутизатора-соседа. В сообщении HELLOмаршрутизатор передает свои рабочие параметры и говорит о том, кого онрассматривает в качестве своих ближайших соседей. Маршрутизаторы с разнымирабочими параметрами игнорируют сообщения HELLO друг друга, поэтому неверносконфигурированные маршрутизаторы не будут влиять на работу сети. Каждыймаршрутизатор шлет сообщение HELLO каждому своему соседу по крайней мере одинраз на протяжении интервала HELLO. Если интервал отказа маршрутизатора истекаетбез получения сообщения HELLO от соседа, то считается, что сосед неработоспособен,и распространяется новое объявление о сетевых связях, чтобы в сети произошелпересчет маршрутов.

Примермаршрутизации по алгоритму OSPF

Представим себе один день из жизни транзитнойлокальной сети. Пусть у нас имеется сеть Ethernet, в которой есть тримаршрутизатора — Джон, Фред и Роб (имена членов рабочей группы Internet,разработавшей протокол OSPF). Эти маршрутизаторы связаны с сетями в другихгородах с помощью выделенных линий.

Пусть произошло восстановление сетевого питания послесбоя. Маршрутизаторы и компьютеры перезагружаются и начинают работать по сетиEthernet. После того, как маршрутизаторы обнаруживают, что порты Ethernetработают нормально, они начинают генерировать сообщения HELLO, которые говорято их присутствии в сети и их конфигурации. Однако маршрутизация пакетов начинаетосуществляться не сразу — сначала маршрутизаторы должны синхронизировать своимаршрутные базы (рисунок).

Рис.Гипотетическая сеть с OSPF маршрутизаторами

На протяжении интервала отказа маршрутизаторыпродолжают посылать сообщения HELLO. Когда какой-либо маршрутизатор посылаеттакое сообщение, другие его получают и отмечают, что в локальной сети естьдругой маршрутизатор. Когда они посылают следующее HELLO, они перечисляют там исвоего нового соседа.

Когда период отказа маршрутизатора истекает, томаршрутизатор с наивысшим приоритетом и наибольшим идентификатором объявляетсебя выделенным (а следующий за ним по приоритету маршрутизатор объявляет себярезервным выделенным маршрутизатором) и начинает синхронизировать свою базуданных с другими маршрутизаторами.

С этого момента времени база данных маршрутныхобъявлений каждого маршрутизатора может содержать информацию, полученную отмаршрутизаторов других локальных сетей или из выделенных линий. Роб, например,вероятно получил информацию от Мило и Робина об их сетях, и он может передаватьтуда пакеты данных. Они содержат информацию о собственных связях маршрутизатораи объявления о связях сети.

Базы данных теперь синхронизированы с выделенныммаршрутизатором, которым является Джон. Джон суммирует свою базу данных скаждой базой данных своих соседей — базами Фреда, Роба и Джеффа — индивидуально.В каждой синхронизирующейся паре объявления, найденные только в какой-либо однойбазе, копируются в другую. Выделенный маршрутизатор, Джон, распространяет новыеобъявления среди других маршрутизаторов своей локальной сети. Например,объявления Мило и Робина передаются Джону Робом, а Джон в свою очередь передаетих Фреду и Джеффри. Обмен информацией между базами продолжается некотороевремя, и пока он не завершится, маршрутизаторы не будут считать себяработоспособными. После этого они себя таковыми считают, потому что имеют всюдоступную информацию о сети.

Посмотрим теперь, как Робин вычисляет маршрут черезсеть. Две из связей, присоединенных к его портам, представляют линии T-1, аодна — линию 56 Кб/c. Робин сначала обнаруживает двух соседей — Роба с метрикой65 и Мило с метрикой 1785. Из объявления о связях Роба Робин обнаружилнаилучший путь к Мило со стоимостью 130, поэтому он отверг непосредственныйпуть к Мило, поскольку он связан с большей задержкой, так как проходит черезлинии с меньшей пропускной способностью. Робин также обнаруживает транзитную локальнуюсеть с выделенным маршрутизатором Джоном. Из объявлений о связях Джона Робинузнает о пути к Фреду и, наконец, узнает о пути к маршрутизаторам Келли иДжеффу и к их тупиковым сетям.

После того, как маршрутизаторы полностью входят врабочий режим, интенсивность обмена сообщениями резко падает. Обычно онипосылают сообщение HELLO по своим подсетям каждые 10 секунд и делают объявленияо состоянии связей каждые 30 минут (если обнаруживаются изменения в состояниисвязей, то объявление передается, естественно, немедленно). Обновленные объявленияо связях служат гарантией того, что маршрутизатор работает в сети. Старыеобъявления удаляются из базы через определенное время.

Представим, однако, что какая-либо выделенная линиясети отказала. Присоединенные к ней маршрутизаторы распространяют своиобъявления, в которых они уже не упоминают друг друга. Эта информацияраспространяется по сети, включая маршрутизаторы транзитной локальной сети.Каждый маршрутизатор в сети пересчитывает свои маршруты, находя, может быть,новые пути для восстановления утраченного взаимодействия.

2.1.3 Сравнение протоколов RIP и OSPFпо затратам на широковещательный трафик

Всетях, где используется протокол RIP, накладные расходы на обмен маршрутной информациейстрого фиксированы. Если в сети имеется определенное число маршрутизаторов, тотрафик, создаваемый передаваемой маршрутной информацией, описываются формулой(1):

(1)F = (число объявляемых маршрутов/25)x 528 (байтов в сообщении) x
(число копий в единицу времени) x 8 (битов в байте)

Всети с протоколом OSPF загрузка при неизменном состоянии линий связи создаетсясообщениями HELLO и обновленными объявлениями о состоянии связей, чтоописывается формулой (2):

(2)F = { [ 20 + 24 + 20 + (4 x число соседей)] x

(числокопий HELLO в единицу времени) }x 8 +

[(числообъявлений x средний размер объявления) x

(числокопий объявлений в единицу времени)] x 8,

где20 — размер заголовка IP-пакета,

24- заголовок пакета OSPF,

20- размер заголовка сообщения HELLO,

4- данные на каждого соседа.

Интенсивностьпосылки сообщений HELLO — каждые 10 секунд, объявлений о состоянии связей — каждые полчаса. По связям «точка-точка» или по широковещательнымлокальным сетям в единицу времени посылается только одна копия сообщения, поNBMA сетям типа frame relay каждому соседу посылается своя копия сообщения. Всети frame relay с 10 соседними маршрутизаторами и 100 маршрутами в сети(подразумевается, что каждый маршрут представляет собой отдельноеOSPF-обобщение о сетевых связях и что RIP распространяет информацию о всех этихмаршрутах) трафик маршрутной информации определяется соотношениями (3) и (4):

(3)RIP: (100 маршрутов / 25 маршрутов в объявлении) x 528 x
(10 копий / 30 сек) = 5 632 б/с

(4)OSPF: {[20 + 24 + 20 + (4 x 10) x (10 копий / 10 сек)] +
[100 маршрутов x (32 + 24 + 20) + (10 копий / 30 x 60 сек]} x 8 = 1 170 б/с

Каквидно из полу

еще рефераты

Еще работы по компьютерным сетям

Реферат по компьютерным сетям

Wi-Fi - технология беспроводной связи

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Модели TAKE-GRANT и их исследования

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Обзор сетевого оборудования фирмы Cisco

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Классификация меток и смарт-карт, работающих по радиоканалу

29 Августа 2013