Лекции по "Основы построения телекоммуникационных систем"

Для распространения  по сети данных о состоянии связей маршрутизаторы обмениваются сообщениями другого типа. Эти сообщения называются router links advertisement - объявление о связях маршрутизатора (точнее, о состоянии связей). OSPF-маршрутизаторы обмениваются не только своими, но и чужими объявлениями о связях, получая в конце-концов информацию о состоянии всех связей сети. Эта информация и образует граф связей сети, который, естественно, один и тот же для всех маршрутизаторов сети.

Кроме информации о соседях, маршрутизатор в своем объявлении перечисляет IP-подсети, с которыми он связан непосредственно, поэтому после получения информации о графе связей сети, вычисление маршрута до каждой сети производится непосредственно по этому графу по алгоритму Дэйкстры. Более точно, маршрутизатор вычисляет путь не до конкретной сети, а до маршрутизатора, к которому эта сеть подключена. Каждый маршрутизатор имеет уникальный идентификатор, который передается в объявлении о состояниях связей. Такой подход дает возможность не тратить IP-адреса на связи типа "точка-точка" между маршрутизаторами, к которым не подключены рабочие станции.

Маршрутизатор вычисляет  оптимальный маршрут до каждой адресуемой сети, но запоминает только первый промежуточный  маршрутизатор из каждого маршрута. Таким образом, результатом вычислений оптимальных маршрутов является список строк, в которых указывается номер сети и идентификатор маршрутизатора, которому нужно переслать пакет для этой сети. Указанный список маршрутов и является маршрутной таблицей, но вычислен он на основании полной информации о графе связей сети, а не частичной информации, как в протоколе RIP.

Описанный подход приводит к результату, который не может  быть достигнут при использовании  протокола RIP или других дистанционно-векторных  алгоритмов. RIP предполагает, что все  подсети определенной IP-сети имеют один и тот же размер, то есть, что все они могут потенциально иметь одинаковое число IP-узлов, адреса которых не перекрываются. Более того, классическая реализация RIP требует, чтобы выделенные линии "точка-точка" имели IP-адрес, что приводит к дополнительным затратам IP-адресов.

В OSPF такие требования отсутствуют: сети могут иметь различное  число хостов и могут перекрываться. Под перекрытием понимается наличие  нескольких маршрутов к одной  и той же сети. В этом случае адрес  сети в пришедшем пакете может совпасть с адресом сети, присвоенным нескольким портам.

Протоколы досягаемости EGP, BGP

Архитектура сетей Internet постепенно перестраивается. Сети объединяются в домены или так называемые "автономные системы" (autonomous svstems), которые используют внутри себя единую стратегию маршрутизации и использует свои специфические роутеры. В Internet для междоменной маршрутизации используется протокол EGP - Exterior Gateway Protocol.

EGP

EGP не является протоколом  маршрутизации пакетов данных. Он предназначен для обеспечения взаимодействия между шлюзами различных AS, для обмена информацией согласования алгоритмов маршрутизации между ними, а не для управления перемещением самой информации. Каждая из AS может работать со своим (RIP или OSPF) a EGP осуществляет управление маршрутизацией между AS. Все из менения обеспечивающие доступ AS к главной магистрали - backbone, должны быть также сделаны самой AS. Кроме того EGP не строит схем и алгоритмов маршрутизации данных.

Любая часть EGP сети Internet должна представлять собой структуру дерева, у которого стержневой роутер является корнем, и в пределах которого отсутствуют петли между другими AS. Это ограничение является основным ограничением EGP. Оно стало причиной его постепенного вытеснения другими, более совершенными протоколами внешних роутеров.

Несмотря на то, что EGP является динамическим протоколом маршрутизации, схема его работы очень проста. Он не может принимать интеллектуальных решений о маршрутизации. Корректировки  маршрутизации EGP содержат информацию только о досягаемости сетей. Другими словами, они указывают, что в определенные сети информационные пакеты попадают через определенные роутеры.

EGP выполняет три основные  функции: 

1. Маршрутизаторы, работающие с EGP, организуют для себя определенный набор соседей. Соседи - это просто другие маршрутизаторы, с которыми какой-нибудь роутер хочет коллективно пользоваться информацией о досягаемости сетей (какие-либо указания о географическом соседстве не включаются).
2. Маршрутизаторы EGP опрашивают своих соседей для того, чтобы убедиться в их работоспособности.
3. Маршрутизаторы EGP отправляют сообщения о корректировках, содержащих информацию о досягаемости сетей в пределах своих AS.

Более подробную информацию о EGP можно найти, например, в RFC-827, RFC-888, RFC-904, RFC-1092.

BGP

BGP, в отличие от  предшествующих протоколов маршрутизации,  которые взаимодействуют напрямую  с протоколом IP, работает поверх  протокола транспортного уровня. Например, при работе поверх TCP BGP использует порт 179. Это позволяет  не нагружать сервисы обработки протокола BGP механизмами фрагментации или обеспечения достоверности доставки пакетов.

Основным предназначением BGP является обеспечение обмена информацией  с другими BGP-системами о досягаемости определенных сетей или хостов. Эта информация должна содержать набор маршрутов к данной сети, т е. должны быть указаны все промежуточные AS. Такой информации вполне достаточно для того, чтобы построить граф соединений между AS и контролировать возможность образования петель.

Хосты работающие с ВОР, не принимают участие в процедуре маршрутизации информационных пакетов. Они предназначены только для обмена информацией с роутерами других AS.

Более подробную инфоромацию  о протоколе BGP можно найти в RFC 1105, RFС 1163, RFC 1164, RFC 1267, RFC 1364, RFC 1403, RFC-1654, RFC 1771, RFC 1772.

Бесклассовая  стратегия маршрутизации CIDR

В связи с быстрым  ростом Internet за последние несколько  лет, стали проявляться серьезные  недостатки в организации увеличения адресного пространства:

• Проблема нехватки адресов. Размеры существующих сетей не отображают требований средних организаций на количество хостов. Класс C слишком мал, класс B - слишком велик.
• Проблема обработки таблиц маршрутизации. Рост размеров таблиц маршрутизации в Internet-роутерах приводит к тому, что их становится крайне сложно администрировать, а ресурсы программного и аппаратного обеспечения исчерпывают свои возможности.

Поэтому в июне 1992 года IETF (Internet Engineering Task Force) принял решение  об использовании технологии бесклассовой внутри доменной маршрутизации CIDR (Classless Inter-Domain Routing) для решения этих проблем. CIDR может применяться в любой группе доменов Internet, работающих как с IPv4, так и с IPv6 и успешно взаимодействовать со старыми технологиями адресации.

В основе CIDR лежит принцип  использования маски сети переменной длины (VLSM - variable length subnetwork mask) и отказ  от деления на классы. Все организации  будут разделяться не по классам  своих сетей, а по маске предоставленного им адреса. Напр., провайдер A, которому NIC делегировал адреса с 198.24.0.0 по 198.31.255.255 с маской 255.248.0.0 (FF.F8.00.00) может назначить своему клиенту AA группу адресов с 198.24.8.0 до 198.24.11.255 с маской 255.255.252.0 (FF.FF.FC.00).

Очевидно, что новая  структура адресного пространства позволит значительно сэкономить адреса для тех организаций, которым они действительно нужны, и взять лишние у других. Если организация желает получить пул адресов для работы в Internet, она заказывает кортеж <адрес, маска>, исходя из своих потребностей. Если, к примеру, ей нужно подсоединить к Internet 999 хостов, не нужно заказывать четыре сети класса С или одну класса В, достаточно заказать адрес и маску, позволяющие работать такому количеству хостов, например <198.24.8.0, 255.255.252 0> - 1024 хоста.

Это удобно, во-первых, из экономических соображений - не нужно  платить за неиспользованные адреса, во-вторых, сетевым администраторам  не нужно хлопотать о настройке  маршрутизации между группами хостов, принадлежащих разным классам, в  третьих, значительно упрощается управление единой сетью.

Более подробно о принципах  и механизме бесклассовой маршрутизации C1DR можно найти в RFC-1517, RFC-1518, RFC-1519, RFC-1817