Какое минимальное количество уровней протоколов должны поддерживать маршрутизаторы сетей

Обновлено: 30.06.2024

Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами.

Функции сетевого уровня:

- доставка данных между сетями

- выбор наилучшего пути в соответствии с критерием передачи данных.

- управление потоком данных для предотвращения перегрузок

- согласование разных технологий на межсетевом уровне

Протоколы сетевого уровня:

- IPX ( Internetwork Packet Exchange , протокол межсетевого обмена ).

- CLNP (сетевой протокол без организации соединений).

Маршрутизатор (router) – это совокупность определенного числа портов, каждому из которых подсоединяется определенная подсеть, при этом каждый порт рассматривается, как отдельный полноценный узел, соответствующей подсети.

Маршрутизатор выполняет некоторые функции моста, такие анализ топологии, фильтрация и пересылка пакетов. Однако, в отличие от мостов, маршрутизаторы могут направлять пакеты в конкретные сети, анализировать сетевой трафик и быстро адаптироваться к изменениям сети.

Маршрутизаторы реализовывают функцию маршрутизации, на основании той информации, которая находится в таблице маршрутизации.

Таблицы и протоколы маршрутизации

Базы данных используются маршрутизаторами для хранения информации об адресах узлов и состоянии сети. Базы данных таблиц маршрутизации содержат адреса других маршрутизаторов. Маршрутизаторы, настроенные на динамическую маршрутизацию, автоматически обновляют эти таблицы, регулярно обмениваясь адресами с другими маршрутизаторами. Также маршрутизаторы обмениваются сведениями о сетевом трафике, топологии сети и состоянии сетевых каналов. Каждый маршрутизатор хранить эту информацию в базе данных состояния сети.

При получении пакета маршрутизатор анализирует протокольный адрес на значения, например, IP-адрес в пакете протокола TCP/IP. Направление пересылки определяется на основании используемой метрики, т. е. с учетом информации о состоянии сети и количестве ретрансляций, необходимых для передачи пакета целевому узлу. Маршрутизаторы, работающие только с одним протоколом (например, с TCP/IP), поддерживают лишь одну базу данных адресов. Многопротокольный маршрутизатор имеет базу адресов для каждого поддерживаемого протокола (к примеру, базы данных для сетей TCP/IP и IPX/SPX).

Для взаимодействия между маршрутизаторами, находящимися в локальной системе обычно применяются два протокола: RIP и OSPF.

RIP протокол

Маршрутизаторы используют Routing Information Protocol (RIP) для определения минимального количества ретрансляций между ними и другими маршрутизаторами, после чего эта информация добавляется в таблицу каждого маршрутизатора. После этого сведения о количестве ретрансляций используются для нахождения наилучшего маршрута для пересылки пакета.

Протокол RIP относится к группе протоколов « дистанционно-векторной маршрутизации », который оперирует хопами (ретрансляционными "скачками") в качестве метрики маршрутизации . Протокол RIP использует следующую схему построения таблицы маршрутизации. Первоначально таблица маршрутизации каждого маршрутизатора включает в себя маршруты только для тех подсетей, что физически подсоединены к маршрутизатору. Используя протокол RIP, маршрутизатор периодически отправляет другим маршрутизаторам объявления, содержащие информацию о содержимом собственной таблицы маршрутизации. RIP использует для передачи объявлений широковещательные IP-пакеты. Каждый маршрутизатор рассылает подобные объявления периодически с интервалом в 30 секунд.

Достоинства:

- простота конфигурирования.

- Наличие жесткого ограничения на размер сети, протокол R I P может быть использован в сети, в которой не более чем 15 маршрутизаторами.

- Каждый RIP-маршрутизатор по умолчанию вещает в сеть свою полную таблицу маршрутизации раз в 30 секунд, довольно сильно нагружая низкоскоростные линии связи.

Open Shortest Path First (OSPF) — протокол динамической маршрутизации , основанный на технологии отслеживания состояния канала и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры . OSPF относится к группе протоколов «протоколы по состоянию каналов».

Описание работы протокола

1. Маршрутизаторы обмениваются hello-пакетами через все интерфейсы, на которых активирован OSPF. Маршрутизаторы, разделяющие общий канал передачи данных, становятся соседями, когда они приходят к договоренности об определённых параметрах, указанных в их hello-пакетах.

2. На следующем этапе работы протокола маршрутизаторы будут пытаться перейти в состояние смежности с маршрутизаторами, находящимися с ним в пределах прямой связи (на расстоянии одного хопа). Переход в состояние смежности определяется типом маршрутизаторов, обменивающихся hello-пакетами, и типом сети, по которой передаются hello-пакеты. OSPF определяет несколько типов сетей и несколько типов маршрутизаторов. Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии смежности, синхронизирует между собой базу данных состояния каналов.

3. Каждый маршрутизатор посылает объявление о состоянии канала маршрутизаторам, с которыми он находится в состоянии смежности.

4. Каждый маршрутизатор, получивший объявление от смежного маршрутизатора, записывает передаваемую в нём информацию в базу данных состояния каналов маршрутизатора и рассылает копию объявления всем другим смежным с ним маршрутизатором.

5. Рассылая объявления через зону, все маршрутизаторы строят идентичную базу данных состояния каналов маршрутизатора.

6. Когда база данных построена, каждый маршрутизатор использует алгоритм Дейкстры для вычисления графа без петель, который будет описывать кратчайший путь к каждому известному пункту назначения с собой в качестве корня. Этот граф— дерево кратчайших путей.

7. Каждый маршрутизатор строит таблицу маршрутизации из своего дерева кратчайших путей.

ARP ( Address Resolution Protocol — протокол определения адреса) — протокол сетевого уровня, предназначенный для определения MAC-адреса по известному IP-адресу .

Принцип работы.

1. Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно.

2. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным.

3. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

Преобразование адресов выполняется путем поиска в таблице. Эта таблица, называемая ARP-таблицей, хранится в памяти и содержит строки для каждого узла сети. В двух столбцах содержатся IP- и Ethernet-адреса. Если требуется преобразовать IP-адрес в Ethernet-адрес, то ищется запись с соответствующим IP-адресом.

Таблица маршрутизации.

Методы построения таблицы маршрутизации.

- Статическая маршрутизация. Все маршруты прописываются и изменяются администратором системы вручную. Это самый простой способ организации маршрутизации. Однако он подходит только для небольших сетей, изменения в структуре которых происходят достаточно редко.

- Динамическая маршрутизация. Построение таблицы маршрутизации осуществляется посредством специальных протоколов маршрутизации. Участие администратора в этом процессе минимально и сводится к изначальной конфигурации маршрутизаторов.

Маршрутизатор (router) — устройство, работающее на третьем сетевом уровне модели OSI. Маршрутизатор принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю на основании информации об устройствах в сети (таблицы маршрутизации) и определенных правил. При этом в пределах сегмента он работает на канальном уровне модели OSI, а между сегментами — на сетевом. На сетевом уровне создается логический адрес сети. Этот адрес присваивается операционной системой или администратором системы для идентификации группы компьютеров. Такую группу иначе называют subnet (подсеть) [52]. Подсеть может совпадать или не совпадать с физическим сегментом. Физические адреса устройств задаются производителем аппаратуры аппаратно или с помощью программного обеспечения. Например, физический адрес рабочей станции — уникальный адрес сетевого адаптера, который присваивается производителем, а база данных — ведется компанией Xerox. Двух устройств с одним физическим адресом в сети не может быть. Маршрутизаторы «не видят» физических сегментов, они пересылают информацию по логическим адресам подсетей.

Маршрутизация — это процесс поддержания таблицы маршрутизации и обмена информацией об изменениях в топологии сети с другими маршрутизаторами.

Эта функция реализуется с помощью одного или нескольких протоколов маршрутизации либо с помощью статически настроенных таблиц маршрутизации.

Маршрутизация может осуществляться по разным алгоритмам и быть статической или динамической.

При статическом способе путь между любой парой маршрутизаторов неизменен, например от маршрутизатора В к маршрутизатору А маршрут всегда проходит через маршрутизаторы D и F.

При динамической маршрутизации пути передачи сетевого трафика между маршрутизаторами зависят от текущей загрузки сети и реальной топологии сети. Это имеет смысл, если в сети возможны разные пути между маршрутизаторами. Для оценки маршрута в реальном времени применяют параметры — метрики. Наименьшей метрикой обладают наиболее предпочтительные маршруты. Например, маршруты минимальной протяженности, которые измеряются числом маршрутизаторов на пути, или маршруты с минимальной задержкой. Таблица маршрутизации, с помощью которой маршрутизатор определяет оптимальный путь, хранится в RAM-памяти маршрутизатора. Наиболее известные протоколы маршрутизации, которые есть обычно у всех маршрутизаторов [26, 41, 42], это:

• протокол маршрутной информации RIP (Routing Information Protocol);

• усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза EIGRP (Ehanced Interior Gateway Routing Protocol);

• открытый протокол предпочтения кратчайшего пути OSPF (Open Shortest Path First).

Маршрутизаторы выполняют не только функцию маршрутизации, но и функцию коммутации, т. е. обеспечивают перенаправление пакетов с входного интерфейса маршрутизатора на выходной интерфейс в зависимости от таблицы маршрутизации.

В настоящее время из-за распространения технологии Ethernet на магистральные каналы передачи данных, в которых в качестве физической среды используется оптоволоконный кабель, широкое распространение получили коммутаторы третьего уровня. Такие коммутаторы, так же как и маршрутизаторы строят таблицы маршрутизации и на их основе осуществляют маршрутизацию сетевого трафика. Отличие в том, что маршрутизатор проводит коммутацию пакетов между интерфейсами с различными протоколами второго уровня, т. е. маршрутизатор проводит переупаковку полезной информации из поступающих к нему пакетов различных протоколов второго уровня, например, из Ethernet в РРР или Frame Relay [20, 26].

Коммутаторы же третьего уровня могут только просматривать информацию сетевого уровня, находящуюся в поступающих на его интерфейсы пакетах. На основе полученной информации коммутатор третьего уровня производит коммутацию пакета на выходной интерфейс. Коммутатор третьего уровня не переупаковывает полезную информацию из поступающих к нему кадров. Администратору системы следует иметь в виду, что применение коммутаторов третьего уровня возможно только в сетях Ethernet.

Маршрутизирующие протоколы и алгоритмы работы маршрутизации на маршрутизаторах и коммутаторах третьего уровня одинаковые. Локальные таблицы маршрутизации, которые используются маршрутизатором для определения наилучшего пути от источника к пункту назначения, обычно содержат следующие записи:

• механизм, по которому был получен маршрут;

• логический адрес сети или подсети;

• адрес интерфейса маршрутизатора, расположенного на расстоянии одной пересылки, через который доступна сеть-получатель;

• время присутствия маршрута в таблице;

• выходной интерфейс маршрутизатора, через который доступна сеть-получатель.

Так как одновременно на маршрутизаторе может быть запущено сразу несколько протоколов маршрутизации, необходим метод выбора между маршрутами, полученными от разных протоколов маршрутизации. В маршрутизаторах для выбора маршрутов, полученных от разных протоколов маршрутизации, используется концепция административного расстояния.

Административное расстояние рассматривается как мера достоверности источника информации о маршруте.

Малые значения величины административного расстояния предпочтительнее больших значений. Стандартные значения административного расстояния устанавливаются администратором системы такими, чтобы значения, вводимые вручную, были предпочтительнее значений, полученных автоматически, и протоколы маршрутизации с более сложными метриками были бы предпочтительнее протоколов маршрутизации, имеющих простые метрики.

При этом процесс маршрутизации выбирает маршрут, обладающий наименьшим значением метрики.

Наиболее часто в алгоритмах маршрутизации используются перечисленные ниже параметры [8, 9, 26].

Ширина нолосы пропускания— это средство оценки объема информации, который может быть передан по каналу связи в единицу времени.

Задержка— это промежуток времени, необходимый для перемещения пакета по каждому из каналов связи от отправителя к получателю. Задержка зависит от пропускной способности промежуточных каналов, размера очередей в портах маршрутизаторов, загрузки сети и физического расстояния.

Утилизация канала— Это средняя загруженность канала связи в единицу времени.

Надежность— относительное число ошибок в канале связи.

Число переходов— число маршрутизаторов, которые должен пройти пакет, прежде чем достигнет пункта назначения.

Стоимость— значение, обычно вычисляемое на основе пропускной способности, денежной стоимости или других единиц измерения, назначаемых администратором сети.

. После создания таблицы маршрутизации маршрутизатор должен поддерживать ее точное соответствие реальной топологии сети. Поддержка таблиц маршрутизации осуществляется либо администратором сети вручную, либо с помощью динамических протоколов маршрутизации. Независимо от того, конфигурируются ли маршруты вручную или с помощью протоколов маршрутизации, точность отображения маршрутов является ключевым фактором в способности маршрутизатора обеспечивать пересылку данных ее получателям.

Существует несколько механизмов маршрутизации, которые маршрутизатор использует для построения и поддержания в актуальном состоянии своей таблицы маршрутизации. При инициализации операционной системы маршрутизатора это должно учитываться администратором сети. В общем случае при построении таблицы маршрутизации маршрутизатор применяет комбинацию следующих методов маршрутизации:

• маршрутизация по умолчанию;

И хотя каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, они не являются взаимоисключающими [22, 21].

Прямое соединение — это маршрут, локальный по отношению к маршрутизатору. Если один из интерфейсов маршрутизатора соединен, с какой либо сетью напрямую, то при получении пакета, адресованного такой сети, маршрутизатор сразу отправляет пакет на интерфейс, к которому она подключена, не используя протоколы маршрутизации. Прямые соединения всегда являются наилучшим способом маршрутизации.

Статические маршруты — это такие маршруты к сетям получателям, которые АС вручную вносит в таблицу маршрутизации. Статический маршрут определяет IP-адрес следующего соседнего маршрутизатора или локальный выходной интерфейс, который используется для направления трафика к определенной сети получателю.

Статический маршрут не может быть автоматически адаптирован к изменениям в топологии сети. Если определенный в маршруте маршрутизатор или интерфейс становятся недоступными, то маршрут к сети получателю также становится недоступным.

Преимуществом этого способа маршрутизации является исключение служебного трафика, связанного с поддержкой и корректировкой маршрутов.

Статическая маршрутизация может быть использована в тех ситуациях когда:

• администратор нуждается в полном контроле маршрутов, применяемых маршрутизатором;

• необходимо резервирование динамических маршрутов;

• есть сети, к которым возможен только один путь;

• нежелательно иметь служебный трафик, необходимый для обновления таблиц маршрутизации, например при использовании коммутируемых каналов связи;

• применяются устаревшие маршрутизаторы, не имеющие необходимого уровня вычислительных возможностей для поддержки динамических протоколов маршрутизации.

Наиболее предпочтительной топологией для использования статической маршрутизации является топология «звезда». При данной топологии маршрутизаторы, подключенные к цен

тральной точке сети, имеют только один маршрут для всего трафика, который будет проходить через центральный узел сети. В центральном узле сети устанавливаются один или два маршрутизатора, которые имеют статические маршруты до всех удаленных узлов.

Однако со временем такая сеть может вырасти до десятков и сотен маршрутизаторов с произвольным количеством подключенных к ним подсетей. Количество статических маршрутов в таблицах маршрутизации будет увеличиваться пропорционально увеличению количества маршрутизаторов в сети. Каждый раз при добавлении новой подсети или маршрутизатора администратор должен будет добавлять новые маршруты в таблицы маршрутизации на всех необходимых маршрутизаторах.

При таком подходе может наступить момент, когда большую часть своего рабочего времени администратор будет заниматься поддержкой таблиц маршрутизации в сети. В этом случае необходимо сделать выбор в сторону использования динамических протоколов маршрутизации.

Другой недостаток статической маршрутизации проявляется при изменении топологии корпоративной сети. В этом случае администратор должен вручную вносить все изменения в таблицы маршрутизации, на которые повлияли изменения в топологии сети.

Иногда статические маршруты могут использоваться в качестве резервных. Согласно административному расстоянию маршрутизатор в большей степени доверяет статическим маршрутам. Если существует необходимость сконфигурировать резервный статический маршрут для динамического маршрута, то статический маршрут не должен использоваться, пока доступен динамический маршрут. С помощью специальных опций операционной системы маршрутизатора администратор может сделать статический маршрут менее предпочтительным или более предпочтительным другому статическому маршруту.

Статический маршрут, настроенный подобным образом, появится в таблице маршрутизации только в том случае, когда станет недоступным динамический маршрут. Как только динамический маршрут вновь станет доступным, статический маршрут будет вычеркнут из таблицы маршрутизации. Такие маршруты называются плавающими.

Бывают ситуации, когда маршрутизатору не нужно знать обо всех путях в топологии. Такой маршрутизатор может быть сконфигурирован так, чтобы посылать весь трафик или его часть по специальному маршруту, так называемому маршруту по умолчанию. Маршруты по умолчанию могут задаваться с помощью протоколов динамической маршрутизации или быть настроены на маршрутизаторе вручную администратором сети.

Маршрут по умолчанию возможен для любого адреса сети получателя. Так как маршрутизатор пытается найти в таблице маршрутизации наибольшее соответствие между записями в таблице и адресом получателя, сети, присутствующие в таблице маршрутизации, будут просмотрены раньше, чем маршрутизатор обратится к маршруту по умолчанию. Если альтернативный путь в таблице маршрутизации не найден, будет использован маршрут по умолчанию.

Протоколы динамической маршрутизации могут автоматически отслеживать изменения в топологии сети.

При использовании протоколов динамической маршрутизации, администратор сети конфигурирует выбранный протокол на каждом маршрутизаторе в сети. После этого маршрутизаторы начинают обмен информацией об известных им сетях и их состояниях. Причем маршрутизаторы обмениваются информацией только с теми маршрутизаторами, в которых запущен тот же протокол динамической маршрутизации. Когда происходит изменение топологии сети, информация об этих изменениях автоматически распространяется по всем маршрутизаторам, и каждый маршрутизатор вносит необходимые изменения в свою таблицу маршрутизации.

Успешное функционирование динамической маршрутизации зависит от выполнения маршрутизатором двух его основных функций:

• поддержку таблицы маршрутизации в актуальном состоянии;

• своевременного распространения информации об известных им сетях и маршрутах среди остальных маршрутизаторов.

Для выполнения второй функции протокол маршрутизации определяет, каким образом распространяются обновления маршрутов, и какая информация содержится в обновлениях.

Также определяется, как часто рассылаются обновления и каким образом выполняется поиск получателей обновлений.

В технологии маршрутизации используют два понятия: «автономная система» и «домен маршрутизации» [20, 26].

Автономная система (Autonomous System — AS) — это набор сетей, которые находятся под единым административным управлением и в которых используются единая стратегия и правила маршрутизации. Автономная система для внешних сетей представляется как некий единый объект.

Домен маршрутизации — это совокупность сетей и маршрутизаторов, использующих один и тот же протокол маршрутизации.

В сети Интернет термин «автономная система» применяется для описания крупных логически объединенных сетей, например сетей Интернет-провайдеров [9, 10]. Каждая такая автономная система имеет в качестве своего идентификатора шестнадцатиразрядное двоичное число. Для публичных сетей Интернет-провайдеров номер автономной системы (AS) выдает и регистрирует Американский реестр Интернет-номеров (American Registry of Internet Numbers — ARIN). Согласно RFC 2270 для частных AS выделен диапазон номеров 64512—65534, автономная система 65535 зарезервирована под служебные задачи.

, Соответственно протоколы маршрутизации делятся на две категории: внутренние (Interior) и внешние (Exterior) [26].

Внутренние протоколы имеют общее название ЮР (Interior Gateway Protocol — протоколы внутреннего шлюза). К ним относится любой протокол маршрутизации, используемый исключительно внутри автономной системы. К таким протоколам принадлежат, например, RIP, IGRP, EIGRP и OSPF. Каждый IGP-протокол представляет один домен маршрутизации внутри AS. В пределах автономной системы может существовать множество IGP-доменов. Маршрутизаторы, поддерживающие один и тот же протокол IGP, обмениваются информацией друг с другом в пределах домена маршрутизации. Маршрутизаторы, работающие более чем с одним протоколом IGP, например использующие протоколы RIP и OSPF, являются участниками двух отдельных доменов маршрутизации. Такие маршрутизаторы называются граничными.

Внешние протоколы EGP (Exterior Gateway Protocol — протоколы внешнего шлюза) — это протоколы, обеспечивающие

маршрутизацию между различными автономными системами. Протокол BGP (Border Gateway Protocol — протокол пограничного шлюза) является одним из наиболее известных межсистемных протоколов маршрутизации. Протоколы EGP обеспечивают соединение отдельных AS и транзит передаваемых данных между этими автономными системами и через них.

Протоколы EGP только распознают автономные системы в иерархии маршрутизации, игнорируя внутренние протоколы маршрутизации. Граничные маршрутизаторы различных автономных систем обычно поддерживают какой-либо тип IGP через интерфейсы внутри своих AS и BGP или иной тип внешнего протокола через внешние интерфейсы, соединяющие собственную AS с удаленной. Особенности работы администратора сети с этими протоколами в этом пособии не рассматриваются.

Маршрутизация является одной из самых фундаментальных областей сетей, которые должен знать администратор. Протоколы маршрутизации определяют, как ваши данные попадают в пункт назначения, и помогают максимально упростить этот процесс. Однако существует так много разных типов протокола маршрутизации, что может быть очень трудно отследить их все!

В этом посте мы собираемся обсудить ряд различных типов протоколов и концепций протоколов. Протоколы маршрутизатора включают в себя:

Протокол маршрутизации информации (RIP)
Протокол межсетевого шлюза (IGRP)
Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
Протокол внешнего шлюза (EGP)
Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)
Протокол пограничного шлюза (BGP)
Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS)

Прежде чем мы перейдем к рассмотрению самих протоколов маршрутизации, важно сосредоточиться на категориях протоколов. Все протоколы маршрутизации можно разделить на следующие:

Протокол вектора расстояния или состояния соединения
Протоколы внутреннего шлюза (IGP) или Протоколы внешнего шлюза (EGP)
Классные или бесклассовые протоколы

Протокол вектора расстояния и состояния соединения

Расстояние VectorLink State

Посылает всю таблицу маршрутизации во время обновлений	Предоставляет только информацию о состоянии ссылки
Отправляет периодические обновления каждые 30-90 секунд	Использует инициированные обновления
Обновления трансляций	Мультикаст обновления
Уязвим к петлям маршрутизации	Нет риска маршрутизации петли
RIP, IGRP	OSPF, IS-IS

Протоколы векторного расстояния - это протоколы, которые использовать расстояние, чтобы определить лучший путь для пакетов в сети. Эти протоколы измеряют расстояние, основываясь на том, сколько данных прыжков должно пройти, чтобы добраться до места назначения. Количество прыжков - это, по сути, количество маршрутизаторов, необходимых для достижения пункта назначения..

Как правило, протоколы векторного расстояния отправляют таблицу маршрутизации, полную информации, на соседние устройства. Такой подход делает их низкими инвестициями для администраторов, поскольку их можно развернуть без особой необходимости в управлении. Единственная проблема заключается в том, что им требуется больше пропускной способности для отправки по таблицам маршрутизации, а также они могут работать в циклах маршрутизации..

Протоколы состояния канала

Протоколы состояния канала используют другой подход к поиску наилучшего пути, поскольку они обмениваются информацией с другими маршрутизаторами, находящимися поблизости. Маршрут рассчитывается исходя из скорости пути до пункта назначения и стоимость ресурсов. Протоколы состояния канала используют алгоритм для решения этой проблемы. Одно из ключевых отличий от протокола векторного расстояния состоит в том, что протоколы состояния канала не отправляют таблицы маршрутизации; вместо этого маршрутизаторы уведомляют друг друга при обнаружении изменений.

Маршрутизаторы, использующие протокол состояния канала, создают три типа таблиц; соседний стол, таблица топологии, и таблица маршрутизации. В таблице соседей хранятся сведения о соседних маршрутизаторах с использованием протокола состояния канала, в таблице топологии - вся топология сети, а в таблице маршрутизации - наиболее эффективные маршруты..

IGP и EGP

Протоколы маршрутизации также могут быть классифицированы как протоколы внутреннего шлюза (IGP) или протоколы внешнего шлюза (EGP). IGP - это протоколы маршрутизации, которые обмениваются информацией о маршрутизации с другими маршрутизаторами в пределах одной автономной системы (AS). AS определяется как одна сеть или совокупность сетей под управлением одного предприятия. Таким образом, компания AS отделена от ISP AS.

Каждое из следующего классифицируется как IGP:

Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)
Протокол маршрутизации информации (RIP)
Промежуточная система для промежуточной системы (IS-IS)
Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)

С другой стороны, EGP - это протоколы маршрутизации, которые используются для передачи информации о маршрутизации между маршрутизаторами в разных автономных системах. Эти протоколы более сложные, и BGP - единственный протокол EGP, с которым вы, вероятно, столкнетесь. Однако важно отметить, что существует протокол EGP с именем EGP..

Примеры EGP включают в себя:

Протокол пограничного шлюза (BGP)
Протокол внешнего шлюза (EGP)
Протокол междоменной маршрутизации ISO (IDRP)

Типы протокола маршрутизации

График маршрутизации

1982 - EGP
1985 - IGRP
1988 - RIPv1
1990 - есть
1991 - OSPFv2
1992 - EIGRP
1994 - RIPv2
1995 - BGP
1997 - RIPng
1999 - BGPv6 и OSPFv3
2000 - IS-ISv6

Протокол маршрутизации информации (RIP)

Протокол маршрутизации информации или RIP является одним из первых протоколов маршрутизации, которые будут созданы. RIP используется в обоих Локальные сети (Локальные сети) и Глобальные сети (WAN), а также работает на прикладном уровне модели OSI. Есть несколько версий RIP, включая RIPv1 и RIPv2. Исходная версия или RIPv1 определяет сетевые пути на основе IP-адреса и количества переходов в пути..

RIPv1 взаимодействует с сетью, передавая свою таблицу IP всем маршрутизаторам, подключенным к сети. RIPv2 немного сложнее и отправляет свою таблицу маршрутизации на адрес многоадресной рассылки. RIPv2 также использует аутентификацию для обеспечения большей безопасности данных и выбирает маску подсети и шлюз для будущего трафика. Основным ограничением протокола RIP является то, что он имеет максимальное число переходов 15, что делает его непригодным для больших сетей..

Смотрите также: Инструменты мониторинга локальной сети

Протокол межсетевого шлюза (IGRP)

Протокол внутреннего шлюза или IGRP - это протокол векторного расстояния, разработанный Cisco. IGRP был разработан на основе принципов, заложенных в RIP, для более эффективного функционирования в крупных сетях и снял колпачок на 15 прыжков это было помещено на RIP. IGRP использует такие показатели, как пропускная способность, задержка, надежность и нагрузка, для сравнения жизнеспособности маршрутов в сети. Однако в настройках IGRP по умолчанию используются только пропускная способность и задержка..

IGRP идеально подходит для больших сетей, потому что передает обновления каждые 90 секунд и имеет максимальное количество прыжков 255. Это позволяет поддерживать большие сети, чем протокол, такой как RIP. IGRP также широко используется, потому что он устойчив к петлям маршрутизации, потому что он автоматически обновляется, когда происходят изменения в сети.

Сначала откройте кратчайший путь (OSPF)

Протокол Open Shortest Path First или OSPF - это протокол IGP с состоянием канала, разработанный специально для IP-сетей, использующих Кратчайший путь первый (SPF) алгоритм. Алгоритм SPF используется для вычисления связующего дерева кратчайшего пути для обеспечения эффективной передачи пакетов. Маршрутизаторы OSPF поддерживают базы данных, детализирующие информацию об окружающей топологии сети. Эта база данных заполнена данными, взятыми из Объявления о состоянии ссылок (LSA) отправлено другими роутерами. LSA - это пакеты, которые содержат подробную информацию о том, сколько ресурсов займет данный путь..

OSPF также использует Алгоритм Дейкстры пересчитать сетевые пути при изменении топологии. Этот протокол также относительно безопасен, так как он может аутентифицировать изменения протокола для обеспечения безопасности данных. Он используется многими организациями, потому что его можно масштабировать до больших сред. Изменения топологии отслеживаются, и OSPF может пересчитать скомпрометированные маршруты пакетов, если ранее использованный маршрут был заблокирован.

Протокол внешнего шлюза (EGP)

Протокол внешнего шлюза или EGP - это протокол, который используется для обмена данными между хостами шлюза, которые соседствуют друг с другом в автономных системах. Другими словами, EGP предоставляет форум для маршрутизаторов для обмена информацией между различными доменами. Самым ярким примером EGP является сам Интернет. Таблица маршрутизации протокола EGP включает в себя известные маршрутизаторы, стоимость маршрутов и адреса соседних устройств. EGP широко использовался крупными организациями, но с тех пор был заменен на BGP.

Причина, по которой этот протокол потерял популярность, заключается в том, что он не поддерживает многопутевые сетевые среды. Протокол EGP работает, храня базу данных о близлежащих сетях и пути, по которым они могут добраться до них. Эта информация отправляется на подключенные маршрутизаторы. Как только он прибудет, устройства могут обновить свои таблицы маршрутизации и провести более осознанный выбор пути по всей сети..

Усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP)

Усовершенствованный протокол внутренней маршрутизации шлюза или EIGRP - это протокол маршрутизации вектора расстояния, который используется для IP, AppleTalk, и NetWare сетей. EIGRP является проприетарным протоколом Cisco, разработанным с учетом оригинального протокола IGRP. При использовании EIGRP маршрутизатор берет информацию из таблиц маршрутизации своих соседей и записывает их. Соседи запрашивают маршрут, и когда происходит изменение, маршрутизатор уведомляет своих соседей об этом изменении. Это приводит к тому, что соседние маршрутизаторы узнают о том, что происходит на соседних устройствах..

EIGRP оснащен рядом функций для максимальной эффективности, в том числе Надежный транспортный протокол (RTP) и Алгоритм диффузного обновления (DUAL). Пакетные передачи стали более эффективными, потому что маршруты пересчитываются для ускорения процесса конвергенции..

Протокол пограничного шлюза (BGP)

Протокол пограничного шлюза или BGP является протоколом маршрутизации Интернета, который классифицируется как протокол векторного пути. BGP был предназначен для замены EGP с децентрализованным подходом к маршрутизации. Алгоритм выбора лучшего пути BGP используется для выбора наилучших маршрутов для передачи пакетов. Если у вас нет пользовательских настроек, BGP выберет маршруты с кратчайшим путем к месту назначения..

Однако многие администраторы предпочитают менять решения о маршрутизации на критерии в соответствии со своими потребностями.. Алгоритм выбора лучшего пути можно настроить, изменив атрибут сообщества стоимости BGP. BGP может принимать решения о маршрутизации на основе таких факторов, как вес, локальные предпочтения, локально сгенерированный, длина AS_Path, тип источника, дискриминатор с несколькими выходами, eBGP через iBGP, метрика IGP, идентификатор маршрутизатора, список кластеров и адрес соседа.

BGP отправляет обновленные данные таблицы маршрутизатора только тогда, когда что-то меняется. В результате отсутствует автоматическое обнаружение изменений топологии, что означает, что пользователь должен настроить BGP вручную. С точки зрения безопасности протокол BGP может быть аутентифицирован, так что только утвержденные маршрутизаторы могут обмениваться данными друг с другом..

Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS)

Промежуточная система-промежуточная система (IS-IS) - это состояние канала, протокол IP-маршрутизации и протокол IGPP, используемые в Интернете для отправки информации о IP-маршрутизации.. IS-IS использует модифицированную версию алгоритма Дейкстры. Сеть IS-IS состоит из ряда компонентов, включая конечные системы (пользовательские устройства), промежуточные системы (маршрутизаторы), области и домены..

В соответствии с IS-IS маршрутизаторы организованы в группы, называемые областями, и несколько областей группируются вместе, чтобы создать домен. Маршрутизаторы в этой области размещаются на уровне 1, а маршрутизаторы, которые соединяют сегменты, классифицируются как уровень 2. Существует два типа адресов, используемых IS-IS; Точка доступа к сетевой службе (NSAP) и Название сетевого объекта (СЕТЬ).

Классные и бесклассовые протоколы маршрутизации

Протоколы маршрутизации также могут быть классифицированы как классовые и бесклассовые протоколы маршрутизации. Различие между ними сводится к тому, как они выполняют обновления маршрутизации. Дискуссия между этими двумя формами маршрутизации часто упоминается как классовая или бесклассовая маршрутизация..

Классные протоколы маршрутизации

Классовые протоколы маршрутизации не отправляют информацию маски подсети во время обновлений маршрутизации, но бесклассовые протоколы маршрутизации делают. RIPv1 и IGRP считаются классными протоколами. Эти два являются классными протоколами, потому что они не включают информацию о маске подсети в свои обновления маршрутизации. Классовые протоколы маршрутизации с тех пор устарели бесклассовыми протоколами маршрутизации..

Бесклассовые протоколы маршрутизации

Как упоминалось выше, классовые протоколы маршрутизации были заменены бесклассовыми протоколами маршрутизации. Бесклассовые протоколы маршрутизации отправлять информацию маски IP-подсети во время обновления маршрутизации. RIPv2, EIGRP, OSPF и IS-IS - это все типы протоколов маршрутизации классов, которые включают информацию о маске подсети в обновлениях..

Протоколы динамической маршрутизации

Протоколы динамической маршрутизации - это еще один тип протоколов маршрутизации, которые имеют решающее значение для современных сетей корпоративного уровня. Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам автоматически добавлять информацию в свои таблицы маршрутизации от подключенных маршрутизаторов. С помощью этих протоколов маршрутизаторы отправляют обновления топологии всякий раз, когда меняется топологическая структура сети. Это означает, что пользователю не нужно беспокоиться о том, чтобы постоянно обновлять сетевые пути..

Одним из основных преимуществ динамических протоколов маршрутизации является то, что они уменьшают необходимость управления конфигурациями. Недостатком является то, что это происходит за счет выделения ресурсов, таких как ЦП и пропускная способность, чтобы они работали на постоянной основе. OSPF, EIGRP и RIP считаются протоколами динамической маршрутизации..

Протоколы маршрутизации и метрики

Независимо от того, какой тип протокола маршрутизации используется, будут четкие метрики, которые используются для измерения того, какой маршрут лучше выбрать. Протокол маршрутизации может идентифицировать несколько путей к пункту назначения, но должен иметь возможность работать, что является наиболее эффективным. Метрики позволяют протоколу определять, какой путь следует выбрать, чтобы обеспечить сеть наилучшим обслуживанием..

Самая простая метрика для рассмотрения - это количество прыжков. Протокол RIP использует количество переходов для измерения расстояния, которое требуется для пакета до места назначения. Чем больше прыжков должен пройти пакет, тем дальше должен пройти пакет. Таким образом, протокол RIP направлен на выбор маршрутов, минимизируя, где это возможно, скачки. Существует много показателей, помимо числа переходов, которые используются протоколами IP-маршрутизации. Используемые метрики включают в себя:

Количество прыжков - Измеряет количество маршрутизаторов, через которые должен пройти пакет
Пропускная способность - выбирает путь на основе которого имеет наибольшую пропускную способность
задержка - выбирает путь на основе которого занимает меньше всего времени
надежность - Оценивает вероятность того, что ссылка потерпит неудачу, основываясь на количестве ошибок и предыдущих сбоях.
Стоимость - значение, настроенное администратором или IOS, которое используется для измерения стоимости маршрута на основе одного показателя или диапазона показателей
нагрузка - Выбор пути на основе использования трафика подключенных каналов

Метрики по типу протокола

Тип протокола
Тип используемой метрики

ПОКОЙСЯ С МИРОМ	Количество прыжков
RIPv2	Количество прыжков
IGRP	Пропускная способность, задержка
OSPF	Пропускная способность
BGP	Выбранный администратором
EIGRP	Пропускная способность, задержка
IS-IS	Выбранный администратором

Административное расстояние

Административное расстояние является одной из наиболее важных функций в маршрутизаторах. Административный - это термин, используемый для описания числового значения, которое используется для определения приоритетов, какой маршрут следует использовать при наличии двух или более доступных маршрутов. Когда один или несколько маршрутов расположены, в качестве маршрута выбран протокол маршрутизации с меньшим административным расстоянием. Существует административное расстояние по умолчанию, но администраторы также могут настраивать свои собственные.

Административный дистанционный маршрут Источник
Расстояние по умолчанию

Подключенный интерфейс	0
Статический маршрут	1
Улучшенный сводный маршрут IGRP	5
Внешний BGP	20
Внутренний улучшенный IGRP	90
IGRP	100
OSPF	110
IS-IS	115
ПОКОЙСЯ С МИРОМ	120
EIGRP внешний маршрут	170
Внутренний BGP	200
неизвестный	255

Чем ниже числовое значение административного расстояния, тем больше маршрутизатор доверяет маршруту. Чем ближе числовое значение к нулю, тем лучше. Протоколы маршрутизации используют административное расстояние в основном как способ оценки надежности подключенных устройств. Вы можете изменить административное расстояние протокола, используя процесс расстояния в режиме субконфигурации.

Заключительные слова

Как вы можете видеть, протоколы маршрутизации могут быть определены и продуманы различными способами. Ключ заключается в том, чтобы рассматривать протоколы маршрутизации как протоколы векторов расстояния или состояния канала, протоколы IGP или EGP и классные или бесклассовые протоколы. Это общие категории, к которым относятся общие протоколы маршрутизации, такие как RIP, IGRP, OSPF и BGP..

Конечно, во всех этих категориях у каждого протокола есть свои нюансы в том, как он измеряет лучший путь, будь то по количеству переходов, задержке или другим факторам. Изучение всего, что вы можете узнать об этих протоколах, которые вы сохраняете во время повседневного общения, поможет вам как на экзамене, так и в реальной среде..

Начнем с темы уровней протоколов TCP/IP.

Сетевые протоколы обычно разрабатываются по уровням, где каждый уровень отвечает за собственную фазу коммуникаций и состоит из четырех уровней:
1. Канальный уровень: драйвер устройства и интерфейсная плата;
2. Сетевой уровень: IP, ICMP, IGMP;
3. Транспортный уровень: TCP,UDP;
4. Прикладной уровень: Telnet, FTP, e-mail и т.д.

Каждый уровень несет собственную функциональную нагрузку.

1.Канальный уровень.

Канальный уровень (link layer). Еще его называют уровнем сетевого интефейса. Обычно включает в себя драйвер устройства в операционной системе и соответствующую сетевую интерфейсную плату в компьютере. Вместе они обеспечивают аппаратную поддержку физического соединения с сетью (с кабелем или с другой используемой средой передачи).

2.Сетевой уровень.

3.Транспортный уровень.

Транспортный уровень (transport layer) отвечает за передачу потока данных между двумя компьютерами и обеспечивает работу прикладного уровня, который находится выше.
В семействе протоколов TCP/IP существует два транспортных протокола: TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).
TCP осуществляет надежную передачу данных между двумя компьютерами. Он обеспечивает деление данных, передающихся от одного приложения к другому, на пакеты подходящего для сетевого уровня размера, подтверждение принятых пакетов, установку тайм-аутов, в течение которых должно прийти подтверждение на пакет, и так далее. Так как надежность передачи данных гарантируется на транспортном уровне, на прикладном уровне эти детали игнорируются.
UDP предоставляет более простой сервис для прикладного уровня. Он просто отсылает пакеты, которые называются датаграммами (datagram) от одного компьютера к другому. При этом нет никакой гарантии, что датаграмма дойдет до пункта назначения. За надежность передачи данных, при использовании датаграмм отвечает прикладной уровень. Для каждого транспортного протокола существуют различные приложения, которые их используют.

4.Прикладной уровень.

Прикладной уровень (application layer) определяет детали каждого конкретного приложения. Существует несколько распространенных приложений TCP/IP, которые присутствуют практически в каждой реализации:

Маршрутизатор, по определению, имеет два или несколько интерфейсов сетевого уровня (если он объединяет две или более сетей). Любая система с несколькими интерфейсами называется многоинтерфейсной (multihomed). Компьютер, имеющий несколько интерфейсов, но не перенаправляющий пакеты с одного интерфейса на другой, не может называться маршрутизатором. Большинство реализаций TCP/IP позволяют компьютерам с несколькими интерфейсами функционировать в качестве маршрутизаторов. Однако компьютеры должны быть специально сконфигурированы, чтобы решать задачи маршрутизации. Таким образом, мы можем называть систему хостом, когда на нем работают такие приложения как FTP или Telnet, или маршрутизатором, когда он осуществляет передачу пакетов из одной сети в другую. В зависимости от того какие функции выполняются компьютером, мы будем использовать тот или иной термин.

Одна из основных задач объединения сетей заключается в том, чтобы скрыть все детали физического процесса передачи информации между приложениями, находящимися в разных сетях. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в объединенных сетях, как, например, на рисунке 1.3, прикладные уровни не заботятся (и не должны заботиться) о том, что один компьютер находится в сети Ethernet, а другой в сети Token ring с маршрутизатором между ними. Даже если бы между сетями было 20 маршрутизаторов и различные типы физического соединения, приложения работали бы точно так же. Подобная концепция, при которой детали физического объединения сетей скрыты от приложений, определяет мощность и гибкость такой технологии объединения сетей.

Читайте также: