5.0.1.1 Динамическая маршрутизация

Динамическая маршрутизация

Масштаб сетей данных, которые мы используем в повседневной жизни для учебы, работы или в развлекательных целях, варьируется от небольших локальных сетей до крупных глобальных объединенных сетей. Домашняя сеть может состоять из маршрутизатора и двух или более компьютеров. Рабочая сеть организации может иметь несколько маршрутизаторов и коммутаторов, обслуживающих потребности в передаче данных сотен или даже тысяч конечных устройств.

Маршрутизаторы выполняют пересылку пакетов, используя данные таблицы маршрутизации. Информацию о маршрутах к удаленным сетям маршрутизатор получает посредством статических и динамических маршрутов.

В большой сети, состоящей из нескольких сетей и подсетей, настройка и обслуживание статических маршрутов между этими сетями требует частого административного вмешательства и значительных непроизводительных затрат. Эти операционные издержки создают особые проблемы, когда происходят изменения в сети, такие как отказ в работе связи или внедрение новой подсети. Использование протоколов динамической маршрутизации может упростить настройку и обслуживание, а также повысить масштабируемость сетевой инфраструктуры.

В настоящей главе рассматриваются протоколы динамической маршрутизации. В главе представлены преимущества использования протоколов динамической маршрутизации, классификация протоколов маршрутизации и использование метрик протоколов маршрутизации для определения оптимального пути сетевого трафика. Кроме того, будут изучены характеристики протоколов динамической маршрутизации и различия между различными протоколами маршрутизации. Сетевые профессионалы должны понимать различные доступные протоколы маршрутизации, чтобы принимать верные решения о том, когда использовать статическую маршрутизацию, динамическую маршрутизацию или оба варианта. Сетевые специалисты также должны знать особенности протоколов динамической маршрутизации, чтобы выбрать оптимальный протокол для конкретной сетевой среды.

5.1.1.1 Классификация протоколов маршрутизации

Классификация протоколов маршрутизации

Протоколы динамической маршрутизации упрощают обмен маршрутной информацией между маршрутизаторами. Протокол маршрутизации представляет собой набор процессов, алгоритмов и сообщений, используемых для обмена данными маршрутизации и наполнения таблицы маршрутизации оптимальными путями. Протоколы динамической маршрутизации используются для решения следующих задач:

• обнаружение удаленных сетей;
• обновление данных маршрутизации;
• выбор оптимального пути к сетям назначения;
• поиск нового оптимального пути в случае, если текущий путь недоступен.

Протоколы маршрутизации можно классифицировать по различным группам в соответствии с их характеристиками. В частности, протоколы маршрутизации можно классифицировать по следующим признакам:

• Назначение — протокол внутренней маршрутизации (IGP) или протокол внешней маршрутизации (EGP)
• Действие — протокол вектора расстояния, протокол состояния канала или протокол вектора пути
• Поведение Классовый (устаревший) или бесклассовый протокол

Например, протоколы маршрутизации IPv4 можно классифицировать следующим образом:

• RIPv1 (устаревший) — дистанционно-векторный классовый протокол внутренней маршрутизации;
• IGRP (устаревший) — дистанционно-векторный классовый протокол внутренней маршрутизации, разработанный компанией Cisco (не используется после выхода IOS 12.2 и более поздних версий);
• RIPv2 — бесклассовый протокол вектора расстояния внутренней маршрутизации;
• EIGRP — дистанционно-векторный бесклассовый протокол внутренней маршрутизации, разработанный компанией Cisco;
• OSPF — бесклассовый протокол внутренней маршрутизации, по состоянию канала;
• IS-IS — бесклассовый протокол внутренней маршрутизации, по состоянию канала;
• BGP — бесклассовый протокол внешней маршрутизации, по вектору маршрута.

Протоколы классовой маршрутизации RIPv1 и IGRP являются устаревшими протоколами и используются только в старых сетевых топологиях. Позднее эти протоколы были усовершенствованы в протоколы бесклассовой маршрутизации — RIPv2 и EIGRP. По своей природе протоколы маршрутизации по состоянию канала относятся к протоколам бесклассовой маршрутизации.

На рисунке показан иерархический вид классификации протокола динамической маршрутизации.

5.4.1.1 Обзор

Обзор

Протоколы динамической маршрутизации упрощают обмен информацией о маршрутах между маршрутизаторами. Назначение протоколов динамической маршрутизации включает: обнаружение удаленных сетей, обновление актуальной информации маршрутизации, выбор наилучшего пути к сетям места назначения и возможность находить новый лучший путь, если текущий путь больше не доступен. Несмотря на то что протоколы динамической маршрутизации требуют меньшего вмешательства со стороны администратора, чем статическая маршрутизация, для их работы все же требуется специально выделенная часть ресурсов маршрутизатора, включая ресурсы ЦП и полосу пропускания канала.

Во многих случаях сети используют комбинацию статической и динамической маршрутизации. Динамическая маршрутизация является оптимальным выбором для больших сетей, в то время как статическая маршрутизация идеально подходит для конечных тупиковых сетей.

При изменении топологии протоколы маршрутизации передают данные об изменениях в рамках домена маршрутизации. Процесс приведения всех таблиц маршрутизации в согласованное состояние, в котором все маршрутизаторы в одном домене или области имеют полную и точную информацию о сети, называется конвергенцией. Некоторые протоколы маршрутизации сходятся быстрее, чем другие.

Метрики используются протоколами маршрутизации для определения оптимального или кратчайшего пути для доступа к сети назначения. Различные протоколы маршрутизации используют различные метрики. Как правило, чем меньше значение метрики, тем более оптимальным считается путь. Показатели, используемые протоколами динамической маршрутизации, включают переходы, пропускную способность, задержку, надежность и нагрузку.

Протоколы маршрутизации могут быть классифицированы как классовые или бесклассовые, векторно-дистанционные или по состоянию связи, а также протокол внутренней маршрутизации или протокол внешнего шлюза.

Дистанционно-векторные протоколы используют маршрутизаторы в качестве указательных знаков на пути к конечной точке назначения. Единственные данные, которые известны маршрутизатору об удаленной сети — расстояние или метрика до такой сети, а также путь или интерфейс, используемые для доступа к ней. Дистанционно-векторные протоколы не имеют фактической карты топологии сети. Современные дистанционно-векторные протоколы — это RIPv2, RIPng и EIGRP.

Маршрутизаторы, использующие протокол маршрутизации на основе состояния канала, могут создавать полное представление топологии сети путем сбора данных ото всех остальных маршрутизаторов. Для сбора этих данных используются пакеты состояния канала (LSP).

Для вычисления оптимального пути протоколы маршрутизации по состоянию канала используют алгоритм Дейкстры. Данный алгоритм обычно называют алгоритмом маршрутизации по кратчайшему пути (SPF). Для определения совокупной стоимости маршрута алгоритм использует суммарную стоимость всех путей от источника до места назначения. Протоколы маршрутизации по состоянию канала — это OSPF и IS-IS.

Контрольная работа по главе 5: CCNA18Cls3

• Протокол EIGRP отправляет обновления маршрутизации только во время изменений топологии или в ходе формирования отношений смежности, и обновления рассылаются посредством многоадресной или одноадресной рассылки. Показатели EIGRP включают пропускную способность, задержку, нагрузку и надежность. EIGRP поддерживает таблицу топологии, в которой хранятся все маршруты, полученные от соседних устройств

EIGRP хранит все маршруты, полученные от соседних устройств, в таблице топологии.

• EIGRP использует модули для отдельных протоколов (PDM), т.е. он является единственным протоколом с поддержкой не только IPv4 и IPv6, но и других протоколов (например, устаревших протоколов IPX и AppleTalk).
• Маршрутизатор, использующий RIPv1, отправляет широковещательное (broadcast), а не групповое (multicast) сообщение для взаимодействия со смежным маршрутизатором RIPv1. OSPF и EIGRP используют групповые адреса для передачи обновлений между маршрутизаторами.
• Внедрение нескольких областей в OSPF позволяет сократить базу данных на основе состояния канала на маршрутизаторе OSPF и ограничить объем лавинной рассылки данных о состоянии канала в домене маршрутизации.
• RIPv1 и RIPv2 используют алгоритм Беллмана-Форда. Протокол OSPF использует алгоритм Дейкстры.
• При расчете показателей пути к удаленным сетям EIGRP может использовать значения пропускной способности, задержки, нагрузки и надежности. По умолчанию используются пропускная способность и задержка.
• Для расчета наилучшего пути EIGRP использует алгоритм DUAL.
• Процесс маршрутизации OSPF использует алгоритм Дейкстры для создания дерева SPF. Алгоритм DUAL используется протоколом маршрутизации EIGRP. Алгоритм Bellman-Ford используется протоколом маршрутизации RIP. Протокол на основе вектора пути — это протокол, используемый протоколом BGP.
• Приветственные пакеты — это небольшие пакеты, используемые для обнаружения соседних устройств и поддержания отношений соседства. Пока от соседних устройств периодически приходят приветственные пакеты, эти устройства будут считаться функционирующими.
• Протоколы на базе векторов расстояния используют разделения горизонта для предотвращения петель. Напротив, когда протокол по состоянию канала получает пакет состояния канала (LSP), маршрутизатор выполняет лавинную рассылку LSP со всех интерфейсов за исключением интерфейса, который получил LSP.
• OSPF — это пример протокола на основе состояний каналов. Он использует алгоритм Дейкстры для вычисления наилучшего маршрута. Это сложный алгоритм, используемый для расчёта топологии сети на основе всех пакетов с учётом состояния каналов, полученных от всех маршрутизаторов в области. Таким образом, поддерживается топология сети с собственной точки зрения маршрутизатора, а не с точки зрения соседних устройств.
• Протокол IS-IS разработан ISO и использовался в основном интернет-провайдерами и операторами связи, но теперь на IS-IS переходит большинство корпоративных сетей.