Основные сведения о протоколах маршрутизации

Задача маршрутизации решается на основе анализа таблиц маршрутизации, размещенных во всех маршрутизаторах и конечных узлах составной сети. Как отмечалось, основная работа по созданию таблиц выполняется автоматически. При таком способе построения этих таблиц, маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии составной сети в соответствии со специальным служебным протоколом. Протоколы этого типа называются протоколами маршрутизации (маршрутизирующими протоколами). Приведем пример протоколов маршрутизации для стека TCP/IP:

1. RIP (Routing Information Protocol) – протокол информации о доступных маршрутах, работающий в соответствии с алгоритмом дистанционно векторного типа.

2. OSPF (Open Shortest Path First) – протокол маршрутизации данных в соответствии с алгоритмом выбора наикратчайшего пути.

Приведенные протоколы маршрутизации следует отличать от собственного сетевого протокола IP стека TCP/IP. И те, и другие выполняют функции сетевого уровня модели OSI – участвуют в доставке пакетов адресату через разнородную составную сеть. Если протоколы RIP и OSPF собирают и передают по сети чисто служебную информацию, то протокол IP предназначен для передачи пользовательских данных, как это делают протоколы канального уровня. Протоколы маршрутизации пользуются сетевыми протоколами как транспортное средство.

Использование адресных таблиц – это как раз то общее, что есть как у маршрутизатора, так у мостов и коммутаторов. Однако природа этих таблиц различна. Вместо MAC-адресов в таблицах маршрутизаторов указываются сетевые адреса сетей (IP-подсетей для стека TCP/IP), которые соединяются в составную сеть. Другим отличием этих таблиц является способ их построения. Мост (коммутатор) строит таблицу пассивно, наблюдая за проходящими через него информационными кадрами данных, которые посылают конечные узлы сети друг другу. Маршрутизаторы по своей собственной инициативе обмениваются специальными служебными пакетами, сообщая соседям об известных им сетях в составной сети, маршрутизаторах и о связях этих сетей с маршрутизаторами. Это позволяет маршрутизаторам быстрее адаптироваться к изменениям конфигурации составной сети.

С помощью протоколов маршрутизации маршрутизаторы составляют карту связей сети той или иной степени подробности. На основании этих карт для каждого сетевого адреса сети принимается решение о том, какому порту следующего маршрутизатора требуется передавать пакеты, направляемые в эту сеть, чтобы маршрут оказался рациональным. Результаты этих решений заносятся в таблицу маршрутизации. При изменении конфигурации составной сети некоторые записи в таблице маршрутизации становятся недействительны. В этих случаях пакеты могут зацикливаться и теряться. От того, насколько быстро протокол маршрутизации приводит в соответствие содержимое таблицы реальному состоянию сети, зависит качество работы всей сети.

Протоколы маршрутизации могут быть построены на основе различных алгоритмов. Особенностью рассмотренных выше примеров (раздел «Принципы маршрутизации») было то, что каждый маршрутизатор был ответственен за выбор только одного шага маршрута, а окончательный маршрут складывался от работы всех маршрутизаторов, через которые проходит данный пакет. Такой алгоритм маршрутизации называется одношаговым. Многошаговый подход – маршрутизация от источника (Source Routing). При использовании такого подхода конечный узел-источник, задает в отправляемом в сеть пакете полный маршрут следования сразу через все промежуточные маршрутизаторы. В этом случае нет необходимости строить и анализировать таблицы маршрутизации, что ускоряет прохождение пакета по сети, разгружая маршрутизаторы, но при этом большая нагрузка ложиться на конечные узлы. Многошаговая маршрутизация в сетях в настоящее время применяется гораздо реже, чем одношаговая маршрутизация.

Все одношаговые алгоритмы маршрутизации делятся на три класса:

1. Алгоритм фиксированной (статической) маршрутизации.

2. Алгоритмы простой маршрутизации.

3. Алгоритмы адаптивной (динамической) маршрутизации.

Алгоритмы фиксированной маршрутизации.

В алгоритмах фиксированной маршрутизации все записи в таблицах маршрутизации являются статическими. Администратор сети сам решает, на какие маршрутизаторы надо передавать пакеты с теми или иными адресами, и вручную (например, с помощью утилиты Route ОС Unix или Windows NT) заносит соответствующие записи в таблицу маршрутизации. Таблица, как правило, создается в процессе загрузки и остается без изменения до ее ручной корректировки (если отказал какой-либо маршрутизатор, то его функции возлагаются на другой маршрутизатор). Различают одномаршрутные (для любого адресата задается один путь) и многомаршрутные таблицы (определяют несколько путей для каждого адресата). В последних таблицах должно быть задано правило для выбора одного из маршрутов, чаще всего один путь основной, а остальные резервные. Рассматриваемый алгоритм приемлем в небольших составных сетях с простой топологией.

Алгоритмы простой маршрутизации.

В алгоритмах просто маршрутизации таблица маршрутизации либо вовсе не используется, либо строится без участия протоколов маршрутизации. Выделяют три типа простой маршрутизации:

1. Случайная маршрутизация – прибывший пакет посылается в первом попавшем случайном направлении.

2. Лавинная маршрутизация – пакет широковещательно посылается по всевозможным направлениям кроме исходного направления (аналогично обработке мостами кадров с неизвестным адресом).

3. Маршрутизация по предыдущему опыту – выбор маршрута осуществляется по таблице, но таблица строится по принципу моста (коммутатора) путем анализа адресных полей назначения пакетов, появляющихся на входных портах маршрутизатора.