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

Рассмотрим этот процесс с более формальной точки зрения:

1. Предположим, что я могу достичь точки, где будет только один пригодный преемник на пути к точке назначения, через маршрутизатор Z.

2. Поступившие от Z изменения увеличат метрику Z. Более того, новое расстояние от Z до точки назначения больше, чем текущее расстояние. Это верный признак формирования зацикливания.

3. Я перехожу в активное (active) состояние и начинаю процесс пересчета маршрута (route recomputation).

4. Во время пересчета я продолжаю маршрутизировать данные через Z.

5. Я посылаю сообщение об изменениях (называемое query — запрос) всем ближайшим соседям, за исключением Z. В сообщении объявляется о моей новой, большей метрике расстояния до точки назначения.

6. Если сосед имеет один или более пригодных маршрутов, он посылает ответ и объявляет собственный верный путь к точке назначения.

7. Сосед, не имеющий пригодного пути, переходит в активное состояние (если только он уже не находится в нем) и посылает запросы своим соседям (может немедленно сообщить о том, что он в активном состоянии и выполняет пересчет).

8. Запросы распространяются в сети, пока не будут найдены все пригодные маршруты или запрос не дойдет до маршрутизатора, который точно знает, что данная точка назначения недостижима.

9. Когда маршрутизатор определяет для себя пригодный путь или недоступность точки назначения, он отсылает обратно ответ на полученный им запрос.

10. Когда придут ответы на все собственные запросы (не вторичные от других маршрутизаторов. — Прим. пер.), маршрутизатор переходит в пассивное состояние.

EIGRP показал, что вектор расстояния еще долго может использоваться при маршрутизации в сетях. В следующих разделах мы рассмотрим альтернативный способ — метод по состоянию связи.

8.13 Протокол OSPF

В 1988 г. комитет IETF начал работу над стандартом нового протокола для замены RIP. В результате была создана спецификация одного из протоколов IGP, призванная сначала открывать самый короткий путь (Open Shortest Path First — OSPF). OSPF был разработан как протокол маршрутизации для использования внутри всех автономных систем любых сайтов. В 1990 г. OSPF был рекомендован в качестве стандарта. Это нелицензированный протокол для общедоступного использования.

Вспомним, что протоколы по состоянию связи исследуют пути посредством построения карты сети для формирования дерева пути, корнем которого является маршрутизатор. Метрики вычисляются для каждого пути, а затем оптимальный путь (пути) определяется для каждого типа обслуживания IP (Type Of Service — TOS).

В OSPF используется как метод вектора расстояния, так и состояние связи. Этот протокол разрабатывался для обеспечения хорошей масштабируемости и быстрого распространения по сети сведений о точных маршрутах. Кроме того, в OSPF поддерживается:

■ Быстрое определение изменений в топологии и очень эффективное восстановление маршрутов без зацикливания

■ Небольшая нагрузка, что связано с распространением в сети только сведений об изменениях, а не обо всех маршрутах

■ Разделение трафика между несколькими эквивалентными путями

■ Маршрутизация на основе типа обслуживания

■ Использование в локальных сетях многоадресных рассылок

■ Маски для подсетей и суперсетей

■ Аутентификация

В апреле 1990 г., когда очень большая сеть NASA Science (Космического агентства США — Прим. пер.) была переведена на протокол OSPF, обнаружилось существенное снижение трафика в этой сети. После изменения или нарушения в работе сети глобальная корректировка информации о маршрутизации стала выполняться необычайно быстро — в пределах нескольких секунд (по сравнению с минутами для некоторых старых протоколов).

В середине 1991 г. была опубликована вторая версия OSPF, а в марте 1994 г. появилась доработанная вторая версия. Последний вариант описывается в 216-страничном документе, поэтому приведенные ниже сведения можно рассматривать только как общее описание этого протокола.

8.13.1 Автономные системы, области и сети

В стандарте OSPF термин "сеть" (network) означает сеть IP, подсеть или суперсеть CIDR. Точно так же маска сети (network mask) определяет сеть, подсеть или суперсеть CIDR. Область (area) рассматривается как набор непрерывных сетей или хостов вместе со всеми маршрутизаторами, имеющими интерфейсы в этих сетях.

Автономная система, использующая OSPF, создается из одной или нескольких областей. Каждой области присвоен номер. Область 0 представляет собой магистраль (backbone), которая соединяет все другие области и объединяет вместе автономные системы. Рассматриваемую топологию иллюстрирует рис. 8.12.

Рис. 8.12. Области и магистрали OSPF

8.13.2 Маршрутизация в области OSPF

Маршрутизация внутри области основана на подробной карте состояний связи в этой области. OSPF хорошо масштабируется, поскольку маршрутизатору нужно подробно знать топологию и метрики только об области, которой он принадлежит.

Каждый маршрутизатор OSPF в заданной области хранит идентичную базу данных маршрутизации (routing database), описывающую топологию и статус всех элементов этой области. База данных используется для создания карты области и содержит сведения о состоянии каждого маршрутизатора, каждого используемого интерфейса маршрутизатора, подключенной к нему сети и смежных с ним маршрутизаторах.

Как только происходит изменение (например, обрыв связи), информация об этом распространяется по всей сети. Именно этим обеспечивается точность маршрутизации и быстрая реакция на неисправность. Например, если для показанной на рис. 8.13 структуры используется OSPF, то маршрутизатор A будет быстро информирован об обрыве связи с маршрутизатором В и узнает о невозможности доступа к сети N.

Рис. 8.13. Использование полной информации о маршрутизации

Маршрутизатор инициирует получение копии текущего состояния базы данных от смежного с ним соседа. После этого происходит обмен только изменениями, которые быстро становятся известными в OSPF, поскольку для распространения информации об изменениях по всей области используется потоковый алгоритм.

8.13.3 Кратчайшие пути для области OSPF

Маршрутизатор использует базу данных области для создания дерева кратчайших путей, рассматривая себя как корень этого дерева. На основе дерева формируется таблица маршрутизации. Если в области поддерживается тип обслуживания (TOS), то для значений каждого из типов обслуживания формируются отдельное дерево и набор маршрутов.

8.13.4 Магистрали, грани и границы OSPF

Области объединяются магистралями. Магистраль содержит все маршрутизаторы, принадлежащие разным областям, а также любые сети и маршрутизаторы, не включенные в другие области. Области нумерованы, а магистраль имеет номер 0.

Маршрутизатор грани (border) принадлежит одной или нескольким областям и магистрали. Если автономная система соединена с внешним миром, то маршрутизатор границы (boundary) содержит сведения о маршрутизаторах сети, являющейся внешней для автономной системы.

На рис. 8.14 магистраль (область 0) включает маршрутизаторы А, В, С, F и G. К области 1 относятся маршрутизаторы В и D. Область 2 содержит маршрутизаторы С, E и F. Маршрутизаторы В, С и F являются маршрутизаторами грани, a G — маршрутизатором границы. Маршрутизатор В знает все о топологии области 1 и магистрали. Аналогично маршрутизаторы С и F имеют сведения об области 2 и магистрали.

Рис. 8.14. Маршрутизаторы и области в автономных системах

Магистраль должна быть непрерывной. Что произойдет при разрыве магистрали из-за расформирования сети или неисправности оборудования? Иногда для объединения отдельных элементов в магистраль используют виртуальные связи.

Виртуальную связь (virtual link) можно установить между двумя маршрутизаторами магистрали, имеющими интерфейсы в одной и той же области. Виртуальная связь трактуется как нечисловая связь "точка-точка". Мера стоимости виртуальной связи определяется общей стоимостью пути между двумя маршрутизаторами.

Как показано на рис. 8.15, когда потеряна связь между А и F, маршрутизатор F не будет более соединен с другим маршрутизатором посредством магистральной связи. Для восстановления целостности магистрали придется воспользоваться виртуальной связью F-E-C.

Рис. 8.15. Определение виртуальной связи