Реферат: Особливості використання протоколів динамічної маршрутизації

ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ПРОТОКОЛІВ ДИНАМІЧНОЇ МАРШРУТИЗАЦІЇ

Чубенко Л. М.

Науковий керівник – д.т.н, проф. Мясіщев О. А.

Хмельницький національний університет


Існує декілька різновидів маршрутизації - вибору маршруту слідування пакету в мережах. Побудова таблиць маршрутизації здійснюється статичним або адаптивним (динамічним) способом.

При статичній маршрутизації таблиці складаються і вводяться в пам'ять кожного маршрутизатора вручну адміністратором мережі. Всі записи в таблиці мають статус статичних, що означає безкінечний термін їх “життя”. При істотній зміні стану мережі адміністратору необхідно терміново внести зміни у відповідні таблиці маршрутизації, інакше мережа працюватиме некоректно.

В разі статичної маршрутизації досяжність тієї або іншої мережі не залежить від наявності і стану самої мережі. Для статичних маршрутів не має значення, чи можна в даний момент доставити трафік в пункт призначення чи ні. В будь-якому разі ці маршрути знаходитимуться в таблиці маршрутів, а трафік пересилатиметься в заданому напрямку.

При адаптивній (динамічній) маршрутизації всі зміни конфігурації мережі автоматично відображуються в таблицях маршрутизації протоколами маршрутизації. Ці протоколи засновані на зборі інформації про топологію зв'язків в мережі, що дозволяє їм оперативно відпрацьовувати всі поточні зміни. У таблицях маршрутизації при адаптивній маршрутизації зазвичай є інформація про інтервал часу, протягом якого даний маршрут залишатиметься дійсним. Цей час називають часом “життя” маршруту. Якщо після закінчення часу “життя”, існування маршруту не підтверджується протоколом маршрутизації, то він вважається неробочим, пакети по ньому більше не посилаються.

По суті, кожен маршрутизатор передає сусіднім маршрутизаторам свою таблицю маршрутизації. Очевидно, що статична маршрутизація ефективно працює лише в невеликих мережах, а в крупних IP-мережах на неї повністю розраховувати не можна. В мережі, конфігурація якої ніколи не міняється, або в якій від однієї системи до іншої веде єдиний шлях, використання протоколу маршрутизації було б марною тратою енергії і смуги пропускання. Перевага динамічної маршрутизації в тому, що вона не лише позбавляє адміністратора від зусиль по складанню таблиці, але і автоматично враховує всі зміни структури мережі.

Припустимо, один з маршрутизаторів вийшов з ладу. Його нездатність обмінюватися інформацією з іншими маршрутизаторами приведе до того, що через деякий час він буде видалений з їх таблиць маршрутизації і пакети в обхід нього вирушатимуть одержувачам. Коли маршрутизатор знову запрацює, він увійде до контакту з іншими маршрутизаторами і буде доданий в їх таблиці. У великій IP-мережі, структура може змінюватися практично безперервно, і звичайно, жоден адміністратор за всіма змінами встигнути фізично просто не в змозі. Статичні маршрути створюються за допомогою спеціальної програми, що поставляється із стеком протоколів TCP/IP і призначається для створення і видалення рядків в таблиці маршрутизації. В UNIX-системах вона називається route, а аналогічна програма в ОС Windows називається Route.exe.

Існує декілька протоколів маршрутизації: RIPv1, RIPv2 (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) і EIGRP (Enhanced Interior Gateway Protocol). Не дивлячись на те, що всі вони застосовують різні методи визначення найкращого шляху з однієї мережі в іншу, мета у них одна - накопичення інформації, що відноситься до того або іншого маршрутизуючого протоколу.

В локальних і глобальних мережах сервери і вузли часто працюють з декількома протоколами. На одному маршрутизаторі можуть незалежно працювати декілька протоколів маршрутизації, які створюють і оновлюють таблиці маршрутизації для різних протоколів, що маршрутизуються. Таким чином, одне і те ж мережне середовище в змозі підтримувати різні види мережної взаємодії.

Використання протоколів динамічної маршрутизації в корпоративній IP-мережі таких як RIP або OSPF дозволяє уникнути ручного вводу всіх допустимих маршрутів що, у свою чергу знижує кількість помилок, забезпечує узгодженість дій всіх маршрутизаторів в мережі.

RIP можна використовувати лише в досить однорідних мережах помірних розмірів. Використання алгоритму Беллмана-Форда (RIP) для маршрутизації у великих мережах є дуже неефективним. При розширенні мережі збільшується кількість змін топології мережі за одиницю часу, що вимагає інтенсивнішої передачі маршрутної інформації. При цьому також збільшується і сама таблиця маршрутизації, що в RIP означає збільшення об'єму передаваної за один раз маршрутної інформації. До того ж, зміна топології мережі, наприклад, вихід з ладу якої-небудь лінії зв'язку, призводить до багатокрокового перехідного процесу, який в свою чергу призводить загальну маршрутну інформацію (а значить і маршрутизацію) до нового врівноваженого стану, що відповідає правильній маршрутизації в нових умовах. Багатокроковість цієї процедури переходу призводить до значної тривалості періоду часу, протягом якого маршрутизація здійснюється некоректно. У такі періоди можливе тимчасове зациклення частини трафіку. Ще одним недоліком є обмеження RIP, що накладається на кількість прохідних пакетом вузлів. RIP також “має на увазі” вибір одного єдиного маршруту, навіть якщо існує безліч рівноцінних альтернатив. Тому RIP може направляти весь трафік по одному єдиному маршруту, сильно завантажуючи відповідні лінії зв'язку, ігноруючи інші рівноцінні лінії, які можуть виявитись зовсім не задіяними в передачі даного трафіку.

OSPF (Open Shortest Path First) - протокол наступного в порівнянні з RIP покоління. Крім основної функції - маршрутизації - він надає послуги які відсутні в RIP. Він оперативно розподіляє трафік між рівноцінними маршрутами, оптимізуючи, таким чином, використання ліній зв'язку. Забезпечує аутентифікацію маршрутів і адміністративний контроль, виробляючи маршрутизацію областей. Також він надає можливості маршрутизації за типом трафіку. Для складання таблиць маршрутизації він може використовувати будь-які методи. У OSPF збір інформації здійснюється в явному вигляді, причому, кожен маршрутизатор володіє повною інформацією про стан мережі, яку він отримує в інформаційному обміні з іншими маршрутизаторами мережі, тому він сам може виробити всі необхідні для складання таблиці маршрутизації обчислення по тому алгоритму, який йому підходить. OSPF не потребує обмеження маршрутизації однією єдиною витікаючою лінією. Він може ефективно розподіляти трафік між декількома рівноцінними альтернативними маршрутами, що дозволяє ефективніше використовувати лінії зв'язку.

Протоколи RIP і OSPF функціонують на базі двох найбільш популярних алгоритмів: дистанційно-векторні алгоритми динамічної маршрутизації і алгоритми маршрутизації з врахуванням стану каналів.

Алгоритми маршрутизації з врахуванням стану каналів передбачають розповсюдну розсилку невеликих оновлень, а алгоритми дистанційно-векторної маршрутизації передбачають передачу крупних оновлень лише сусіднім маршрутизаторам. Оскільки алгоритми маршрутизації з врахуванням стану каналів дозволяють створити в кожному маршрутизаторі одноманітне уявлення про всю об’єднану мережу, вони інколи дозволяють простіше запобігти виникненню маршрутних циклів в порівнянні з дистанційно-векторними алгоритмами маршрутизації. Якщо мережа знаходиться в стабільному стані, - протоколи маршрутизації з врахуванням стану каналів забезпечують безперебійну маршрутизацію.

Недоліком алгоритму маршрутизації з врахуванням стану каналів є те, що він може викликати значний розповсюджуваний по всій мережі трафік пакетів, наприклад, якщо в мережі виникає деяка подія і інформацію про цю подію необхідно розіслати по всій мережі. Основною проблемою в сучасних мережах є те, що їх подальше зростання може привести до збільшення об'єму такої лавинної розсилки.

Крім того, алгоритми маршрутизації з врахуванням стану каналів вимагають складніших обчислень в порівнянні з алгоритмами дистанційно-векторної маршрутизації, і “просять” в порівнянні з ними більше ресурсів процесора і оперативної пам'яті. Але в міру подальшого підвищення оброблювальної здатності маршрутизаторів гострота цієї проблеми знижується.

Тому впровадження і підтримка алгоритмів маршрутизації з врахуванням стану каналів може виявитись дорожчою. Але, не дивлячись на відмінності між ними, алгоритми обох типів успішно функціонують в тих обставинах і мережах, які були визначені з врахуванням їх сильних сторін та обмежень.

Висновки:

Вибір протоколу динамічної маршрутизації залежить від складності комп'ютерної мережі і доступної смуги пропускання. Відносно прості мережі без серйозних обмежень по пропускній спроможності можуть використовувати протоколи маршрутизації на дистанційно-векторній основі, наприклад RIP-1 або IGRP (у маршрутизаторах Cisco). У складніших мережах потрібні такі протоколи, як EIGRP або OSPF, які можуть розраховувати “вартість” окремих переходів з врахуванням пропускної спроможності каналів зв'язку, затримки в них, їх завантаженість, надійність. Вони забезпечують швидшу збіжність і ефективний розподіл трафіку по різним шляхам.


Література

1. Конфігурація маршрутизаторів Cisco, 2-е вид. : пер. з англ. - М. : Видавничий

будинок "Вільямс", 2001.- 368 с.

2. Як працювати з маршрутизаторами Cisco: Пер. з англ. - М.: ДМК Прес, 2005. -320с:

3. Комп'ютерні мережі. 4-е видавництво / Э. Таненбаум. - СПб.: Пітер, 2003. - 992 с.

4. Програма мережевої академії Cisco CCNA 3 і 4 Допоміжне керівництво: Пер. з англ. -М: ТОВ “І. Д. Вільямс”, 2007. - 994 с.: мул. - Парал. тит. англ.