Протоколы вектора расстояния и состояния канала

Протоколы вектора расстояния рассылают обновления маршрутной информации или модификации (updates) периодически через определенный промежуток времени. При этом обновляются таблицы маршрутизации, которые и хранят всю информацию о маршрутах в сети. При изменении в сети маршрутизатор, обнаруживший такое изменение, сразу начинает обмен маршрутной информацией с соседними маршрутизаторами. Этот обмен идет последовательно от маршрутизатора к маршрутизатору с некоторой задержкой, определяемой временем модификации таблиц в каждом маршрутизаторе, а также специальным таймером. Поэтому сходимость (конвергенция) сети, когда все маршрутизаторы будут иметь согласованную информацию о сетевых соединениях, складывается медленно, что является главным недостатком протоколов вектора расстояния.

Протоколы состояния соединения или канала (Link-state) быстро реагируют на изменения в сети, рассылая модификации при изменениях в сетевой топологии всем маршрутизаторам в пределах некоторой области сети. Протоколы состояния канала создают таблицы маршрутизации на основе информации, хранящейся в специальной базе данных (link-state database). В базе данных хранится один или несколько путей к адресату назначения, из которых выбирается первый кратчайший путь (shortest path first), который и помещается в таблицу маршрутизации.. Если первый путь становится недоступным, то из базы данных оперативно, без дополнительных вычислений, может быть выбран другой. Наиболее известными в сети Internet протоколами типа Link-state являются протокол Open Shortest Path First (OSPF), а также протокол Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS).

OSPF является маршрутизирующим протоколом состояния канала, разработанным фирмой Engineering Task Force (IETF). Он предназначен для работы в больших гибких составных сетях. Он может работать с оборудованием разных фирм-производителей, поэтому получил широкое распространение.

Ключевыми понятиями алгоритмов по состоянию канала являются:

– сообщение о состоянии канала (Link-State Advertisement - LSA). Эти объявления представляют собой небольшие пакеты, которые содержат информацию об известных маршрутизатору каналах связи;

– база данных топологии (Topological Database). Эта база данных содержит информацию, полученную в сообщениях LSA;

– алгоритм выбора кратчайшего пути (Shortest Path First – SPF). Алгоритм осуществляет вычисления над базой данных топологии сети, результатом чего является построение связующего дерева протокола SPF.

Когда происходят изменения в маршрутах или каналах (пропадают ранее существовавшие или появляются новые), маршрутизатор, первым заметивший изменение в сети, создает извещение о состоянии этого соединения (Link-State Advertisement – LSA). Сообщение LSA затем передается всем соседним маршрутизаторам. Каждый маршрутизатор, получив копию LSA, модифицирует свою базу данных и транслирует LSA всем соседним устройствам. Волновое распространение пакетов (flooding), когда каждое сетевое устройство пересылает пакеты LSA всем своим соседям, предопределяет, что все устройства маршрутизации создадут базы данных, которые согласованно будут отражать сетевую топологию перед модификацией таблиц маршрутизации.

Алгоритм SPF вычисляет доступность сетей. Маршрутизатор строит логическую топологию в виде дерева, корнем которого является он сам, а ветвями - все возможные маршруты ко всем сетям, входящим в домен маршрутизации. Потом алгоритм SPF удаляет излишние связи в дереве, оставшееся дерево является деревом кротчайших путей ко всем известным сетям домена маршрутизации, в который входит данный маршрутизатор. Полученные маршруты до сетей получателей вносятся в таблицу маршрутизации.

Время сходимости протоколов маршрутизации с учетом состояния каналов связи значительно меньше, чем у дистанционно-векторных протоколов маршрутизации. Это связано с тем, что каждый маршрутизатор в домене маршрутизации имеет информацию о реальной топологии сети и может самостоятельно производить пересчет маршрутов к сетям получателям при получении пакетов LSA с изменениями топологии сети. Фактически временем сходимости сети будет время необходимое для расчета нового SPF дерева после получения изменений топологии сети.

При использовании протоколов состояния канала возникают две основные проблемы:

– перегрузка процессора служебной информацией;

– повышение требований к оперативной памяти.

Наиболее известным в сети Internet протоколом типа distance-vector является Routing Information Protocol (RIP), который использует в качестве метрики число переходов (hop count) на пути к адресату назначения.

Другим типичным протоколом вектора расстояния является Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), который был разработан в корпорации Cisco. Для работы в больших сложных сетях на смену ему пришел протокол Enhanced IGRP (EIGRP), который включает много особенностей протоколов как типа link-state, так и distance-vector. Поэтому он был назван гибридным протоколом (hybrid). Разработчики корпорации Cisco относят его к протоколам distance-vector.

Протокол вектора расстояния RIP Version 1 (RIPv1), или просто RIP, использует счетчик переходов (hop count) в качестве метрики, чтобы определить направление и расстояние до определенного соединения в составной сети. Если существует несколько путей, то RIP выберет путь с наименьшим числом маршрутизаторов или переходов (hops) к адресату назначения. Однако выбранный маршрут не всегда является лучшим путем к адресату, поскольку выбранный маршрут с наименьшим числом устройств может характеризоваться меньшей скоростью передачи (меньшей полосой пропускания) по сравнению с альтернативными маршрутами. Кроме того, RIP не может направлять пакеты далее 15 переходов (15 hops), поэтому он рекомендован для работы в малых и средних сетях. Протокол RIPv1 требует, чтобы все устройства в сети применяли одинаковую маску подсети, поскольку RIP не включает информацию о маске подсети в модификацию (update) маршрутизации. Такой метод получил название маршрутизации на основе классов (classful routing).

Протокол вектора расстояния RIP Version 2 (RIPv2) обеспечивает маршрутизацию на основе префикса CIDR, поскольку в модификацию маршрутизации включена информация о маске подсети (о префиксе). Такой метод получил название бесклассовой маршрутизации (classless routing). При этом внутри одной сети могут существовать подсети с масками переменной длины (Variable-Length Subnet Masking – VLSM).

Протокол EIGRP является расширенной версией протокола IGRP. Он обеспечивает быструю сходимость и малое количество служебной информации, передаваемой в обновлениях, что экономит полосу пропускания. EIGRP является расширенной версией протоколов distance-vector и использует ряд функций протоколов link-state. Протоколы EIGRP и IGRP работают с оборудованием CISCO и не всегда поддерживаются программным обеспечением аппаратуры других фирм.

Дата добавления: 2015-07-08