TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) - Сидни Фейт

Таблица маршрутизации содержит строки для различных сетей и подсетей (информация из маршрутизатора извлечена через систему управления HP Open View).

8.7.1 Использование маски маршрута

Для поиска совпадения с назначением 128.121.54.101 нужно применить маску маршрута для каждого элемента и сравнить результат с назначением маршрута (Route Destination). Применение маски 255.255.255.0 к четвертой строке даст 128.121.54.0, что совпадает с элементом назначения.

IGRP выбирает несколько строк — поскольку может существовать несколько элементов с одинаковым полем назначения и маской. В этом случае используется наилучшая из метрик. Или, если метрики совпадают, IGRP может разделить трафик на два или большее число путей.

8.7.2 Маршрут по умолчанию

Первой строкой в таблице стоит маршрут по умолчанию. Если не найдено ни одного совпадения, трафик будет передан на ближайший маршрутизатор с адресом 130.94.40.250.

8.7.3 Прямые и косвенные точки назначения

Три следующие строки имеют прямой тип для точки назначения, что означает подсети, подключенные непосредственно к этому маршрутизатору. Их протоколы локальны, и маршрутизатор может исследовать эти подсети через конфигурационную информацию, вводимую вручную.

Далее идет несколько строк для удаленных (косвенных) точек назначения, положение которых было определено маршрутизатором посредством лицензированного протокола IGRP компании Cisco.

8.7.4 Малые подсети

Набор точек назначения начинается со строки таблицы, содержащей 130.94.1.24, которая выглядит как адрес хоста. Однако маска маршрута указывает, что все эти элементы являются небольшими подсетями. Они имеют часть адреса для хостов, состоящую только из трех последних бит. Например, двоичное представление 24 — 00011000, и все биты для представления этого числа реально принадлежат части адреса для подсети. Хосты такой подсети будут располагаться в диапазоне адресов от 130.94.1.25 до 130.94.1.30.

8.7.5 Строки для протокола Border Gateway Protocol

Таблица завершается списком удаленных назначений, которые были исследованы с помощью протокола Border Gateway Protocol, обеспечившего информацию для маршрутизации между автономными системами и Интернетом.

8.7.6 Метрики маршрутизации

Во второй части таблицы 8.2 видно, что метрика 0 присвоена тем точкам назначения, доступ к которым можно получить в трех непосредственно связанных с маршрутизатором сетях. Как и раньше, значения неиспользуемых метрик равны -1.

Всем пяти метрикам значения присвоены при помощи протокола IGRP компании Cisco. Однако не было попыток обеспечить осмысленные значения для метрик точек назначения Интернета в удаленных автономных системах, которые исследовались через протокол BGP.

Все интерфейсы маршрутизатора пронумерованы, и датаграммы пересылаются через интерфейс, указанный в столбце Индекс ЕСЛИ.

8.7.7 Возраст маршрута

Для протокола IGRP столбец возраста маршрута (Route Age) означает количество секунд, прошедших со времени последнего изменения или проверки маршрута. Строки таблицы маршрутизации, получаемые через этот протокол, должны время от времени реконфигурироваться. Для протокола BGP возраст маршрута отражает стабильность маршрутов в удаленные точки сети.

8.8 Протоколы обслуживания таблиц маршрутизации

Каким образом маршрутизаторы получают информацию для строк своих таблиц? Как поддерживать корректность строк таблицы маршрутизации? Каким будет лучший способ для выбора маршрутизатора следующего попадания? Все эти вопросы решает протокол маршрутизации, простейший из которых должен:

■ Анализировать сетевые датаграммы для определения наилучшего пути. Выбирать следующее попадание для каждого из маршрутов.

■ Обеспечивать ручной ввод данных в таблицу маршрутизации.

■ Обеспечивать ручное изменение строк таблицы маршрутизации.

Именно такие операции и выполняет простой маршрутизатор для подразделения компании (см. рис. 8.2). Он может иметь в таблице только две строки — для локальной сети 192.101.64.0 и маршрут по умолчанию для облака (облаками на рисунках принято обозначать сетевые связи через несколько маршрутизаторов. — Прим. пер.).

Рис. 8.2. Маршрутизация в подразделении компании

Ручной ввод строк таблицы маршрутизации допустим в небольших сетях, но в сложных, расширяющихся и изменяющихся сетях, имеющих потенциально несколько маршрутов к точке назначения, маршрутизация вручную становится невозможной.

На некотором уровне сложности человек не сможет проанализировать и описать все сетевые условия. Поэтому протокол маршрутизации должен автоматизировать:

■ Обмен информацией между маршрутизаторами о текущем состоянии сети

■ Повторное вычисление для выбора наилучшего маршрута при каждом изменении в сети

Долгие годы проводились серьезные исследования протоколов маршрутизации. Многие из них были реализованы, а используемые в них метрики породили жаркие дебаты. Приведем характеристики наилучшего протокола:

■ Быстрая реакция на изменение в сети

■ Вычисление наилучшего маршрута

■ Хорошая масштабируемость при расширении сети

■ Бережное использование компьютерных ресурсов

■ Бережное использование сетевых ресурсов

Однако вычисление наилучшего маршрута в большой сети требует определенных ресурсов центрального процессора и памяти, а быстрая реакция предполагает немедленную пересылку большого объема информации. В хорошем протоколе достигается компромисс между исключающими друг друга требованиями.

Изучение протоколов маршрутизации начинается с наиболее простого из них — RIP.

8.9 Протокол RIP

Наиболее широко используемым протоколом IGP является RIP, заимствованный из протокола маршрутизации сетевой системы компании Xerox (Xerox Network System — XNS). Популярность RIP основана на его простоте и доступности.

RIP был первоначально реализован в TCP/IP операционной системы BSD и продолжает распространяться в операционных системах Unix как программа routed.

Программа routed стала стандартной частью многих хостов различных разработчиков и пакетов маршрутизации TCP/IP. RIP включен и в бесплатное программное обеспечение Корнельского университета, названное gated. RIP получил широкое распространение еще за несколько лет до его стандартизации в документе RFC 1058. Вторая версия протокола была предложена в 1993 г. и улучшена в 1994 г. (после этого исходная версия получила маркировку "историческая", т.е. устаревшая).

RIP анализирует маршрут на основе простого вектора расстояния. Каждому попаданию присваивается вес (обычно 1). Общая метрика пути получается как сумма весов всех участков попадания. Выбор лучшего пути для следующего попадания производится по наименьшему значению метрики.

На рис. 8.3 показано распространение в сети процедуры оценки по вектору расстояния. Маршрутизатор из верхнего левого угла рисунка может определить, что датаграмма, направляемая через маршрутизатор А в сеть N, имеет меньше попаданий, чем направляемая в эту сеть через маршрутизатор B.

Рис. 8.3. Исследование количества попаданий до точки назначения

Для RIP наиболее важны простота и доступность. Часто нет особых причин использовать более совершенные (и более сложные) методы маршрутизации для малых сетей или сетей с простой топологией. Однако при применении в больших и сложных сетях у RIP проявляются серьезные недостатки. Например:

■ Максимальное значение метрики для любого пути равно 15. Шестнадцать означает "Точки назначения достичь нельзя!". Поскольку в больших сетях можно быстро получить переполнение счетчика попаданий, обычно RIP конфигурируется со значением веса 1 для каждого из участков попадания независимо от того, является этот участок низкоскоростной коммутируемой линией или высокоскоростной волоконно-оптической связью. (Ограничение счетчика позволяет исключить зацикливание датаграмм по круговому маршруту. Другого метода для этого в RIP не существует. — Прим. пер.)

■ После нарушений в работе сети RIP очень медленно восстанавливает оптимальные маршруты. Реально после нарушения в сети трафик может даже зациклиться по круговому маршруту.

■ RIP не реагирует на изменения в задержках или нагрузках линий связи. Он не может распараллеливать трафик для обеспечения баланса нагрузки на связи.

8.9.1 Инициализация RIP