Протоколы динамической маршрутизации. Классификация.

Протоколы маршрутизации обеспечивают поиск и фиксацию маршрутов продвижения данных через основную сеть TCP/IP.

Существуют такие способы продвижения пакетов в составных сетях, которые вообще не требуют таблиц маршрутизации.

Наиболее простым способом передачи пакетов по сети является так называемая лавинная маршрутизация, когда каждый маршрутизатор передает пакет всем своим непосредственным соседям, исключая тот, от которого получил. Понятно, что это не самый рациональный способ, так как пропускная способность сети используется крайне расточительно, тем не менее такой подход работоспособен.

Еще одним видом маршрутизации, не требующим наличия таблиц маршрутизации является маршрутизация от источника (source routing). В этом случае отправитель помещает в пакет информацию о том, какие промежуточные маршрутизаторы должны участвовать в передаче пакета к сети назначения. На основе этой информации каждый маршрутизатор считывает адрес следующего маршрутизатора, и если он действительно является адресом его непосредственного соседа, передает ему пакет для дальнейшей обработки. Вопрос только в том, как отправитель узнает маршрут следования через сеть. Маршрут может задать администратор вручную, либо автоматически узел-отправитель, но в этом случае ему нужно поддерживать какой-либо протокол маршрутизации, который сообщит ему о топологии и состоянии сети. Маршрутизация от источника была опробована на этапе зарождения интернета и сохранилась, как практически неиспользуемая возможность протокола IPv4. В IPv6 маршрутизация от источника является одним из стандартных режимов продвижения пакетов, существует даже специальный заголовок для реализации этого режима.

Тем не менее большинство протоколов маршрутизации нацелено на создание таблиц маршрутизации.

Выбор рационального маршрута может осуществляться на основании различных критериев. В IP-сетях применяются протоколы маршрутизации, в которых маршрут выбирается по критерию кратчайшего расстояния. При этом расстояние измеряется в различных метриках. Чаще всего используется простейшая метрика - количество хопов, т.е. количество маршрутизаторов, которые нужно преодолеть пакету до сети назначения. В качестве метрик применяются также пропускная способность и надежность каналов, вносимые ими задержки и любые комбинации этих метрик.

Различные маршрутизаторы обладают различным временем конвергенции.

Протокол маршрутизации должен обеспечить создание на маршрутизаторах согласованных друг с другом таблиц маршрутизации, то есть таких таблиц, которые обеспечивают доставку пакета от исходной сети в сеть назначения за конечное число шагов. Современные протоколы маршрутизации поддерживают согласованность таблиц, однако при изменениях в сети (при отказе маршрутизаторов) возникают периоды нестабильной работы сети, вызванной несогласованностью таблиц разных маршрутизаторов. Это время называется временем конвергенции.

Различают протоколы, выполняющие статическую и адаптивную маршрутизацию.

При статической маршрутизации, все записи в таблице имеют неизменяемый, статический статус, что подразумевает бесконечный срок их жизни. Маршруты вводятся вручную администратором. При изменении сети админу нужно срочно отразить эти изменения, иначе сеть будет работать некорректно.

При адаптивной маршрутизации все изменения конфигурации сети автоматически отражаются в таблицах маршрутизации благодаря протоколам маршрутизации. Эти протоколы собирают информацию о топологии связей в сети, что позволяет им оперативно отрабатывать все текущие изменения. В таблицах маршрутизации в этом случае обычно имеется информация об интервале времени, в течение которого данный маршрут будет оставаться действительным. Это время называется временем жизни (TTL) маршрута. Если по истечении времени жизни существование пакета не подтверждается протоколом маршрутизации, то он считается нерабочим, пакеты по нему больше не посылаются. Протоколы динамической маршрутизации бывают распределенными и централизованными. При распределенном подходе все маршрутизаторы сети находятся в равных условиях, они находят маршруты и строят собственные таблицы маршрутизации, работая в тесной операции друг с другом, постоянно обмениваясь информацией друг с другом. При централизованном подходе в сети существует один выделенный маршрутизатор, который собирает информацию о топологии и состоянии сети от других маршрутизаторов. На основании этих данных он строит таблицу маршрутизации для всех остальных маршрутизаторов сети, а затем распространяет их по сети, чтобы каждый маршрутизатор получил собственную таблицу и в дальнейшем сам принимал решение о продвижении пакета.

Адаптивные протоколы делятся на:

1. дистанционно-векторные алгоритмы (DVA). Каждый маршрутизатор периодически и щироковещательно рассылает вектор по сети, компонентами которого являются расстояние от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Пакеты протокола обычно называются объявлениями о расстояниях. Т.о. он передает остальным маршрутизаторам известные ему сведения о конфиге сети.

Получив от некоторого соседа вектор расстояний до известных тому сетей, маршрутизатор наращивает компоненты, добавляя известную ему информацию и обновленное значение вектора рассылает своим соседям. Так каждый маршрутизатор узнает информацию обо всех сетях и расстояния до них. Затем он выбирает из нескольких альтернативных маршрутов к каждой сети тот, который обладает наименьшим значением метрики.

Такие алгоритмы хорошо работают в небольших сетях. В больших они периодически засоряют линии связи интенсивным траффиком.

Наиболее распространенным протоколом основанном на дистанционно-векторном алгоритме является протокол RIP.

2. Алгоритмы состояния сетей (LSA) обеспечивают каждый маршрутизатор информацией, достаточной для построения точного графа сети. Все маршрутизаторы работают на основании одного и того же графа, что делает процесс маршрутизации более устойчивым к изменениям конфигурации. Каждый маршрутизатор использует граф для нахождения оптимальных по некоторому критерию маршрутов до каждой из сетей.

Чтобы понять, в каком состоянии находятся линии связи, он периодически рассылает короткие пакеты HELLO со своими ближайшими соседями, а передача более длинных сообщений происходит только если был установлен факт изменения состояния сети. В результате трафик меньше, чем у DVA.