Протокол маршрутизации OSPF

Протокол маршрутизации OSPF. Протокол OSPF Open Shortest Pass First, RFC-1245-48, RFC-1583-1587, алгоритмы предложены Дикстрой является альтернативой RIP в качестве внутреннего протокола маршрутизации. OSPF представляет собой протокол состояния маршрута в качестве метрики используется - коэффициент качества обслуживания. Каждый маршрутизатор обладает полной информацией о состоянии всех интерфейсов всех маршрутизаторов переключателей автономной системы.

Протокол OSPF реализован в демоне маршрутизации gated, который поддерживает также RIP и внешний протокол маршрутизации BGP. Автономная система может быть разделена на несколько областей, куда могут входить как отдельные ЭВМ, так и целые сети. В этом случае внутренние маршрутизаторы области могут и не иметь информации о топологии остальной части AS. Сеть обычно имеет выделенный designated маршрутизатор, который является источником маршрутной информации для остальных маршрутизаторов AS. Каждый маршрутизатор самостоятельно решает задачу оптимизации маршрутов.

Если к месту назначения ведут два или более эквивалентных маршрута, информационный поток будет поделен между ними поровну. Переходные процессы в OSPF завершаются быстрее, чем в RIP. В процессе выбора оптимального маршрута анализируется ориентированный граф сети. Ниже описан алгоритм Дикстры по выбору оптимального пути. На иллюстративном рисунке 4.7 приведена схема узлов A-J со значениями метрики для каждого из отрезков пути. Анализ графа начинается с узла A Старт. Пути с наименьшим суммарным значением метрики считаются наилучшими. Именно они оказываются выбранными в результате рассмотрения графа кратчайшие пути. Ниже дается формальное описание алгоритма.

Сначала вводим некоторые определения. Пусть D v равно сумме весов связей для данного пути. Пусть C i, j равно весу связи между узлами с номерами i и j. Далее следует последовательность шагов, реализующих алгоритм. 1. Устанавливаем множество узлов N 1 . 2. Для каждого узла v не из множества N устанавливаем D v c 1,v . 3. Для каждого шага находим узел w не из множества N, для которого D w минимально, и добавляем узел w в множество N. 4. Актуализируем D v для всех узлов не из множества N D v min D v , D v c w, v . 5. Повторяем шаги 2-4, пока все узлы не окажутся в множестве N. Топология маршрутов для узла A приведена на нижней части рисунке 4.7 В скобках записаны числа, характеризующие метрику отобранного маршрута согласно критерию пункта 3. Иллюстрация работы алгоритма Дикстры Рисунок 4.7 Таблица 4.2 - Реализация алгоритма Множество Метрика связи узла A с узлами Шаг N B C D E F G H I J 0 A 3 - 9 1 A,B 3 4 9 7 - 10 2 A,B,C 3 4 6 6 10 10 8 - 14 3 A,BC,D 3 4 6 6 10 10 8 9 14 4 A,B,C,D,E 3 4 6 6 10 10 8 9 14 5 A,B,C,D,E,H 3 4 6 6 10 10 8 9 14 6 A,B,C,D,E,H,I 3 4 6 6 10 10 8 9 14 7 A,B,C,D,E,H,I,F 3 4 6 6 10 10 8 9 14 8 A,B,C,D,E,H,I,F,G 3 4 6 6 10 10 8 9 14 9 A,B,C,D,E,H,I,F,G,J 3 4 6 6 10 10 8 9 14 Таблица 4.2 может иметь совершенно иное содержимое для какого- то другого вида сервиса, выбранные пути при этом могут иметь другую топологию.

Качество сервиса QOS может характеризоваться следующими параметрами 1 пропускной способностью канала 2 задержкой время распространения пакета 3 числом дейтограмм, стоящих в очереди для передачи 4 загрузкой канала 5 требованиями безопасности 6 типом трафика 7 числом шагов до цели 8 возможностями промежуточных связей например, многовариантность достижения адресата. Определяющими являются три характеристики задержка, пропускная способность и надежность.

Для транспортных целей OSPF использует IP непосредственно, т.е. не привлекает протоколы UDP или TCP. OSPF имеет свой код 89 в протокольном поле IP-заголовка.

Код TOS Type Of Service в IP-пакетах, содержащих OSPF-сообщения, равен нулю, значение TOS здесь задается в самих пакетах OSPF. Маршрутизация в этом протоколе определяется IP-адресом и типом сервиса.

Так как протокол не требует инкапсуляции пакетов, сильно облегчается управление сетями с большим количеством бриджей и сложной топологией исключается циркуляция пакетов, сокращается транзитный трафик. Автономная система может быть поделена на отдельные области, каждая из которых становится объектом маршрутизации, а внутренняя структура снаружи не видна. Этот прием позволяет значительно сократить необходимый объем маршрутной базы данных.

В OSPF используется термин опорной сети backbone для коммуникаций между выделенными областями.

Протокол работает лишь в пределах автономной системы. В пределах выделенной области может работать свой протокол маршрутизации. При передаче OSPF-пакетов фрагментация не желательна, но не запрещается. Для передачи статусной информации OSPF использует широковещательные сообщения HELLO. Для повышения безопасности предусмотрена авторизация процедур. OSPF-протокол требует резервирования двух мультикастинг-адресов 224.0.0.5 предназначен для обращения ко всем маршрутизаторам, поддерживающим этот протокол. 224.0.0.6 служит для обращения к специально выделенному маршрутизатору. Любое сообщение OSPF начинается с 24-октетного заголовка рисунок 4.9 Поле версия определяет версию протокола 2 . Поле тип идентифицирует функцию сообщения согласно таблице 4.3 Формат заголовка сообщений для протокола маршрутизации OSPF Рисунок 4.9 Таблица 4.3 - Коды поля тип Тип Значение 1 Hello используется для проверки доступности маршрутизатора . 2 Описание базы данных топология . 3 Запрос состояния канала. 4 Изменение состояния канала. 5 Подтверждение получения сообщения о статусе канала.

Поле длина пакета определяет длину блока в октетах, включая заголовок.

Идентификатор области - 32-битный код, идентифицирующий область, которой данный пакет принадлежит. Все OSPF-пакеты ассоциируются с той или иной областью. Большинство из них не преодолевает более одного шага. Пакеты, путешествующие по виртуальным каналам, помечаются идентификатором опорной области backbone 0.0.0.0. Поле контрольная сумма содержит контрольную сумму IP-пакета, включая поле типа идентификации.

Контрольное суммирование производится по модулю 1. Поле тип идентификации может принимать значения 0 при отсутствии контроля доступа, и 1 при наличии контроля. В дальнейшем функции поля будут расширены. Важную функцию в OSPF-сообщениях выполняет одно-октетное поле опции, оно присутствует в сообщениях типа HELLO, объявление состояния канала и описание базы данных.

Особую роль в этом поле играют младшие биты E и Т Бит E характеризует возможность внешней маршрутизации и имеет значение только в сообщениях типа HELLO, в остальных сообщениях этот бит должен быть обнулен. Если E 0, то данный маршрутизатор не будет посылать или принимать маршрутную информацию от внешних автономных систем. Бит T определяет сервисные возможности маршрутизатора TOS . Если T 0, это означает, что маршрутизатор поддерживает только один вид услуг TOS 0 и он не пригоден для маршрутизации с учетом вида услуг. Такие маршрутизаторы, как правило, не используются для транзитного трафика.

Протокол OSPF использует сообщение типа Hello для взаимообмена данными между соседними маршрутизаторами. Структура пакетов этого типа показана на рисунке 4.10. Поле сетевая маска соответствует маске субсети данного интерфейса. Например, если интерфейс принадлежит сети класса B и третий байт служит для выделения нужной субсети, то сетевая маска будет иметь вид 0xF00. Поле время между Hello содержит значение времени в секундах, между сообщениями HELLO. Поле опции характеризует возможности, которые предоставляет данный маршрутизатор.

Поле приоритет характеризует уровень приоритета маршрутизатора целое положительное число, используется при выборе резервного backup маршрутизатора. Если приоритет равен нулю, данный маршрутизатор никогда не будет использован в качестве резервного. Поле время отключения маршрутизатора определяет временной интервал в секундах, по истечении которого молчащий маршрутизатор считается вышедшим из строя.

IP-адреса маршрутизаторов, записанные в последующих полях, указывают место, куда следует послать данное сообщение. Поля IP-адрес соседа k образуют список адресов соседних маршрутизаторов, откуда за последнее время были получены сообщения Hello. Формат сообщения Hello в протоколе OSPF Рисунок 4.10 Формат OSPF-сообщений о маршрутах Рисунок 4.11 Маршрутизаторы обмениваются сообщениями из баз данных OSPF, чтобы инициализировать, а в дальнейшем актуализовать свои базы данных, характеризующие топологию сети. Обмен происходит в режиме клиент-сервер.

Клиент подтверждает получение каждого сообщения. Формат пересылки записей из базы данных представлен на рисунке. 4.11 Поля, начиная с тип канала, повторяются для каждого описания канала. Так как размер базы данных может быть велик, ее содержимое может пересылаться по частям. Для реализации этого используются биты I и М. Бит I устанавливается в 1 в стартовом сообщении, а бит M принимает единичное состояние для сообщения, которые являются продолжением. Бит S определяет то, кем послано сообщение S 1 для сервера, S 0 для клиента, этот бит иногда имеет имя MS . Поле номер сообщения по порядку служит для контроля пропущенных блоков.

Первое сообщение содержит в этом поле случайное целое число M, последующие M 1, M 2, M L. Поле тип канала может принимать следующие значения Таблица 4.4 - Коды типов состояния каналов LS LS-тип Описание объявления о маршруте 1 Описание каналов маршрутизатора, то есть состояния его интерфейсов. 2 Описание сетевых каналов.

Это перечень маршрутизаторов, непосредственно связанных с сетью. 3 или 4 Сводное описание каналов, куда входят маршруты между отдельными областями сети. Эта информация поступает от пограничных маршрутизаторов этих зон. Тип 3 приписан маршрутам, ведущим к сетям, а тип 4 характеризует маршруты, ведущие к пограничным маршрутизаторам автономной системы. 5 Описания внешних связей автономной системы.

Такие маршруты начинаются в пограничных маршрутизаторах AS. Поле идентификатор канала определяет его характер, в зависимости от этого идентификатором может быть IP-адрес маршрутизатора или сети. Маршрутизатор, рекламирующий канал определяет адрес этого маршрутизатора. Поле порядковый номер канала позволяет маршрутизатору контролировать порядок прихода сообщений и их потерю. Поле возраст канала определяет время в секундах с момента установления связи.

После обмена сообщениями с соседями маршрутизатор может выяснить, что часть данных в его базе устарела. Он может послать своим соседям запрос с целью получения свежей маршрутной информации о каком-то конкретном канале связи. Сосед, получивший запрос, высылает необходимую информацию. Запрос посылается в соответствии с форматом, показанном ниже рисунок 4.12 Формат OSPF-запроса маршрутной информации Рисунок 4.12 Три поля этого запроса повторяются согласно числу каналов, информация о которых запрашивается.

Если список достаточно длинен, может потребоваться несколько запросов. Маршрутизаторы посылают широковещательные или мультикастинговые сообщения об изменении состояния своих непосредственных связей. Сообщение об изменении маршрутов Рисунок 4.14. Такое сообщение содержит список объявлений, имеющих формат рисунок 4.14 . Сообщения об изменениях маршрутов могут быть вызваны следующими причинами 1. Возраст маршрута достиг предельного значения LSRefreshTime . 2. Изменилось состояние интерфейса. 3. Произошли изменения в маршрутизаторе сети. 4. Произошло изменение состояния одного из соседних маршрутизаторов. 5. Изменилось состояние одного из внутренних маршрутов появление нового, исчезновение старого и т.д. 6. Изменение состояния межзонного маршрута. 7. Появление нового маршрутизатора, подключенного к сети. 8. Вариация виртуального маршрута одним из маршрутизаторов. 9. Возникли изменения одного из внешних маршрутов. 10. Маршрутизатор перестал быть пограничным для данной AS например, перезагрузился. Каждое сообщение о состоянии канала начинается с заголовка - объявление состояния канала LS - Link State. Формат этого типа заголовка приведен ниже 20 октетов Формат OSPF-сообщения, описывающего состояние канала Рисунок 4.15 Поле возраст LS информации рисунок 4.15 определяет время в секундах с момента объявления состояния канала.

Поле опции содержит значения типов сервиса TOS , поддерживаемые маршрутизатором, рассылающим маршрутную информацию.

Поле тип LS тип состояния канала может принимать значения, описанные выше в таблице 4.5. Следует обратить внимание, что код, содержащийся в этом поле, определяет формат сообщения.

Поле длина задает размер сообщения в октетах, включая заголовок. В результате получается сообщение с форматом, показанным на рисунке 4.15. Зарезервированный октет должен быть обнулен. Идентификатор связи определяет тип маршрутизатора, подключенного к каналу. Действительное значение этого поля зависит от поля тип. В свою очередь информация о канале также зависит от поля тип. Число TOS определяет многообразие метрик, соответствующих видам сервиса, для данного канала.

Последовательность описания метрик задается величиной кода TOS. Таблица кодов TOS, принятых в OSPF протоколе приведена ниже. Таблица 4.5 - Коды типа сервиса TOS OSPF-код TOS-коды TOS RFC 1349 0 0000 Обычный сервис 2 0001 Минимизация денежной стоимости 4 0010 Максимальная надежность 8 0100 Максимальная пропускная способность 16 1000 Минимальная задержка Если бит V 1 virtual, маршрутизатор является оконечной точкой активного виртуального канала.

Если бит E external равен 1, маршрутизатор является пограничным для автономной системы. Бит B 1 border указывает на то, что маршрутизатор является пограничным для данной области. Поле тип может принимать значения, приведенные в таблице 4.6. Таблица 4.6 - Коды типов связей см. рисунок 4.16 Код типа связи Описание 1 Связь с другим маршрутизатором по схеме точка-точка 2 Связь с транзитной сетью 3 Связь с оконечной сетью 4 Виртуальная связь например, опорная сеть или туннель Формат описания типа канала с LS 1 Рисунок 4.16 Поле идентификатор канала характеризует объект, с которым связывается маршрутизатор.

Примеры идентификаторов представлены в таблице Таблица 4.7 - Коды идентификаторов канала Код идентификатора Описание 1 Идентификатор соседнего маршрутизатора 2 IP-адрес основного маршрутизатора по умолчанию 3 IP-адрес сети субсети 4 Идентификатор соседнего маршрутизатора Маршрутизатор, получивший OSPF-пакет, посылает подтверждение его приема.

Этот вид пакетов имеет тип 5 и структуру, отображенную на рисунок 4.17. Получение нескольких объявлений о состоянии линий может быть подтверждено одним пакетом. Адресом места назначения этого пакета может быть индивидуальный маршрутизатор, группа маршрутизаторов или все маршрутизаторы автономной системы. Формат сообщения о получении OSPF-пакета Рисунок 4.17 Рекламирование сетевых связей относится к типу 2. Сообщения посылаются для каждой транзитной сети в автономной системе.

Транзитной считается сеть, которая имеет более одного маршрутизатора. Формат сообщения о сетевых связях тип LS 2 Рисунок 4.19 Сообщение о сетевых связях должно содержать информацию обо всех маршрутизаторах, подключенных к сети, включая тот, который рассылает эту информацию. Расстояние от сети до любого подключенного маршрутизатора равно нулю для всех видов сервиса TOS , поэтому поля TOS и метрики в этих сообщениях отсутствуют.

Формат сообщения о транзитных сетевых связях показан на рисунок 4.18. Следует помнить, что приведенные ниже сообщения должны быть снабжены стандартными 24-октетными OSPF-заголовками на рисунке 4.19 отсутствует. Сетевая маска относится к описываемой сети, а поле подключенный маршрутизатор содержит идентификатор маршрутизатора, работающего в сети. Информация об адресатах в пределах автономной системы передается LS-сообщениями типа 3 и 4. Тип 3 работает для IP-сетей. В этом случае в качестве идентификатора состояния канала используется IP-адрес сети. Если же адресатом является пограничный маршрутизатор данной AS, то используется LS-сообщение типа 4, а в поле идентификатор состояния канала записывается OSPF-идентификатор этого маршрутизатора.

Во всех остальных отношениях сообщения 3 и 4 имеют идентичные форматы рисунок 4.20 Формат сообщений об адресатах в пределах автономной системы Рисунок 4.21 Поля, следующие после заголовка, повторяются в соответствии с числом описываемых объектов.

Рекламирование внешних маршрутов относится к пятому типу. Эта информация рассылается пограничными маршрутизаторами. Информация о каждом внешнем адресате, известном маршрутизатору, посылается независимо. Этот вид описания используется и для маршрутов по умолчанию, для которых идентификатор состояния канала устанавливается равным 0.0.0.0 аналогичное значение принимает при этом и сетевая маска Формат описания внешних маршрутов. Рисунок 4.22 Сетевая маска характеризует место назначения рекламируемого маршрута.

Так для сети класса A маска может иметь вид 0xFF0. Последующий набор полей повторяется для каждого вида TOS. Поля для TOS 0 заполняются всегда, и это описание является первым. Бит E характеризует внешнюю метрику. Если E 0, то она может непосредственно без преобразования сравниваться с метриками других каналов. При E 1 метрика считается больше любой метрики. Поле адрес пересылки указывает на место, куда будут пересылаться данные, адресованные рекламируемым маршрутом.

Если адрес пересылки равен 0.0.0.0, данные посылаются пограничному маршрутизатору автономной системы - источнику данного сообщения. Метка внешнего маршрута - 32-битовое число, присваиваемое каждому внешнему маршруту. Эта метка самим протоколом OSPF не используется и предназначена для информирования других автономных систем при работе внешних протоколов маршрутизации. Маршрутная таблица OSPF содержит в себе 1 IP-адрес места назначения и маску 2 тип места назначения сеть, граничный маршрутизатор и т.д. 3 тип функции возможен набор маршрутизаторов для каждой из функций TOS 4 область описывает область, связь с которой ведет к цели, возможно несколько записей данного типа, если области действия граничных маршрутизаторов перекрываются 5 тип пути характеризует путь как внутренний, межобластной или внешний, ведущий к AS 6 цена маршрута до цели 7 очередной маршрутизатор, куда следует послать дейтограмму 8 объявляющий маршрутизатор используется для межобластных обменов и для связей автономных систем друг с другом. Преимущества OSPF 1 Для каждого адреса может быть несколько маршрутных таблиц, по одной на каждый вид IP-операции TOS . 2 Каждому интерфейсу присваивается безразмерная цена, учитывающая пропускную способность, время транспортировки сообщения.

Для каждой IP-операции может быть присвоена своя цена коэффициент качества . 3 При существовании эквивалентных маршрутов OSFP распределяет поток равномерно по этим маршрутам. 4 Поддерживается адресация субсетей разные маски для разных маршрутов . 5 При связи точка-точка не требуется IP-адрес для каждого из концов.

Экономия адресов! 6 Применение мультикастинга вместо широковещательных сообщений снижает загрузку не вовлеченных сегментов.

Недостатки 1 Трудно получить информацию о предпочтительности каналов для узлов, поддерживающих другие протоколы, или со статической маршрутизацией. 2 OSPF является лишь внутренним протоколом. 4.4 Протокол маршрутизации IGRPПротокол IGRP разработан фирмой CISCO для своих многопротокольных маршрутизаторов в середине 80-х годов.

Хотя этот протокол и не является стандартным, я счел возможным включить его описание, так как маршрутизаторы этой фирмы относятся к наиболее массовым. IGRP представляет собой протокол, который позволяет большому числу маршрутизаторов координировать свою работу. Основные достоинства протокола стабильность маршрутов даже в очень больших и сложных сетях 1 быстрый отклик на изменения топологии сети 2 минимальная избыточность.

Поэтому IGRP не требует дополнительной пропускной способности каналов для своей работы 3 разделение потока данных между несколькими параллельными маршрутами, примерно равного достоинства 4 учет частоты ошибок и уровня загрузки каналов 5 возможность реализовать различные виды сервиса для одного и того же набора информации. Сегодняшняя реализация протокола ориентирована на TCP IP. Однако, базовая конструкция системы позволяет использовать IGRP и с другими протоколами.

IGRP имеет некоторое сходство со старыми протоколами, например с RIP и Hello. Здесь маршрутизатор обменивается маршрутной информацией только с непосредственными соседями. Поэтому задача маршрутизации решается всей совокупностью маршрутизаторов, а не каждым отдельно. Для того чтобы исключить осцилляции маршрутов, протокол IGRP должен игнорировать новую информацию в течение нескольких минут после ее возникновения. OSPF-протокол вынужден использовать большую избыточность информации по сравнению с IGRP, как на уровне базы маршрутных данных, так и в процессе обмена с внешней средой.

IGRP используется в маршрутизаторах, которые имеют связи с несколькими сетями и выполняют функции переключателей пакетов. Когда какой-то объект в одной сети хочет послать пакет в другую сеть, он должен послать его соответствующему маршрутизатору. Если адресат находится в одной из сетей, непосредственно связанной с маршрутизатором, он отправляет этот пакет по месту назначения. Если же адресат находится в более отдаленной сети, маршрутизатор перешлет пакет другому маршрутизатору, расположенному ближе к адресату.

Здесь также как и в других протоколах для хранения маршрутных данных используются специализированные базы данных. Протокол IGRP формирует эту базу данных на основе информации, которую он получит от соседних маршрутизаторов. В простейшем случае находится один путь для каждой из сетей. Сегменты пути характеризуются используемым сетевым интерфейсом, метрикой и маршрутизатором, куда следует сначала послать пакет.

Метрика - то число, которое говорит о том, насколько хорош данный маршрут. Это число позволяет сравнить его с другими маршрутами, ведущими к тому же месту назначения и обеспечивающим тот же уровень QOS. Предусматривается возможность как и в OSPF разделять информационный поток между несколькими доступными эквивалентными маршрутами. Пользователь может сам разделить поток данных, если два или более пути оказались почти равными по метрике, при этом большая часть трафика будет послана по пути с лучшей метрикой.

Метрика, используемая в IGRP, учитывает 1 время задержки 2 пропускную способность самого слабого сегмента пути в битах в сек 3 загруженность канала относительную 4 надежность канала определяется долей пакетов, достигших места назначения неповрежденными. Время задержки предполагается равным времени, необходимому для достижения места назначения при нулевой загрузке сети. Дополнительные задержки, связанные с загрузкой учитываются отдельно.

Среди параметров, которые контролируются, но не учитываются метрикой, находятся число шагов до цели и MTU maximum transfer unit - размер пакета пересылаемого без фрагментации. Расчет метрики производится для каждого сегмента пути. Время от времени каждый маршрутизатор широковещательно рассылает свою маршрутную информацию всем соседним маршрутизаторам. Получатель сравнивает эти данные с уже имеющимися и вносит, если требуется, необходимые коррекции. На основании вновь полученной информации могут быть приняты решения об изменении маршрутов. Эта процедура типична для многих маршрутизаторов и этот алгоритм носит имя Белмана-Форда. см. также описание протокола RIP, RFC-1058 . Наилучший путь выбирается с использованием комбинированной метрики, вычисленной по формуле K1 Be K2 Dc r 1 , где K1, K2 константы Be пропускная способность канала в отсутствии загрузки 1 - загрузка канала Dc топологическая задержка r относительная надежность. пакетов, успешно передаваемых по данному сегменту пути. Здесь загрузка измеряется как доля от 1. Путь, имеющий наименьшую комбинированную метрику, считается лучшим.

В такой схеме появляется возможность, используя весовые коэффициенты, адаптировать выбор маршрутов к задачам конечного пользователя.

Одним из преимуществ IGRP является простота реконфигурации. В IGRP маршрут по умолчанию не назначается, а выбирается из числа кандидатов. Когда маршрутизатор включается, его маршрутные таблицы инициализируются оператором вручную или с использованием специальных файлов.

На рисунке 4.23 маршрутизатор S связан через соответствующие интерфейсы с сетями 2 и 3. Рисунок 4.23 Таким образом, в исходный момент маршрутизатор S знает только о доступности сетей 2 и 3. За счет обмена информацией, полученной при инициализации и присланной позднее соседями, маршрутизаторы познают окружающий мир. Пример с альтернативными маршрутами Рисунок 4.24 Пусть каждый из маршрутизаторов уже вычислил комбинированную метрику для системы, изображенной на рис. 4.4.11.3.2. Для места назначения в сети 6 маршрутизатор A вычислит метрику для двух путей, через маршрутизаторы B и C. В действительности существует три маршрута из A в сеть 6 -непосредственно в B - в C и затем в B - в C и затем в D Маршрутизатору A не нужно выбирать между двумя маршрутами через C. Маршрутная таблица в A содержит только одну запись, соответствующую пути к C. Если маршрутизатор A посылает пакет маршрутизатору C, то именно C решает, использовать далее путь через маршрутизаторы B или D. IGRP-сообщение вкладывается в IP-пакет, это сообщение имеет следующие поля version номер версии протокола 4 байта opcode код операции edition код издания asystem номер автономной системы Ninterior, Nsystem, Nexterior числа субсетей в локальной сети, в автономной системе и вне автономной системы. checksum контрольная сумма IGRP-заголовка и данных Version - номер версии в настоящее время равен 1. Пакеты с другим номером версии игнорируются. Opcode - код операции определяет тип сообщения и может принимать значения 1 - изменение 2 - запрос Edition - издание является серийным номером, который увеличивается при каждом изменении маршрутной таблицы.

Это позволяет маршрутизатору игнорировать информацию, которая уже содержится в его базе данных.

Asystem - номер автономной системы.

Согласно нормам Сisco маршрутизатор может входить в более чем одну автономную систему. В каждой AS работает свой протокол и они могут иметь совершенно независимые таблицы маршрутизации.

Хотя в IGRP допускается утечка маршрутной информации из одной автономной системы в другую, но это определяется не протоколом, а администратором. Ninterior, nsystem, и nexterior определяют числа записей в каждой из трех секций сообщения об изменениях. Checksum - контрольная сумма заголовка и маршрутной информации, для вычисления которой используется тот же алгоритм, что и в UDP, TCP и ICMP. IGRP запрос требует от адресата прислать свою маршрутную таблицу. Сообщение содержит только заголовок.

Используются поля version, opcode и asystem, остальные поля обнуляются. IP-пакет, содержащий сообщение об изменении маршрутов, имеет 1500 байт включая IP-заголовок. Для описанной выше схемы это позволяет включить в пакет до 104 записей. Если требуется больше записей, посылается несколько пакетов. Фрагментация пакетов не применяется. Ниже приведено описание структуры для маршрута Number 3 октета IP-адреса delay задержка в десятках микросекунд 3 октета bandwidth Пропускная способность, в Кбит с 3 октета uchar mtu MTU, в октетах 2 октета reliability процент успешно переданных пакетов tx rx 1 октет load процент занятости канала 1 октет hopcount Число шагов 1 октет Субполе описание маршрута Number определяет IP-адрес места назначения, для экономии места здесь используется только 3 его байта.

Если поле задержки содержит только единицы, место назначения недостижимо. Пропускная способность измеряется в величинах, обратных бит сек, умноженных на 1010. Т.е если пропускная способность равна N Кбит с, то ее измерением в IGRP будет 10 N Надежность измеряется в долях от 255 т.е. 255 соответствует 100 . Загрузка измеряется также в долях от 255, а задержка в десятках миллисекунд.

Ниже приведены значения по умолчанию для величин задержки и пропускной способности Вид среды Задержка Пропускная способность Спутник 200,000 2 сек 20 500 Мбит c Ethernet 100 1 мсек 1,000 1.544 Мбит c 2000 20 мсек 6,476 64 Кбит c 2000 156,250 56 Кбит c 2000 178,571 10 Кбит c 2000 1,000,000 1 Кбит c 2000 10,000,000 Комбинированная метрика в действительности вычисляется по следующей формуле для версии Cisco 8.0 3 Метрика K1 пропускная способность K2 пропускная способность 256 - загрузка K3 задержка K5 надежность K4 . Если K5 0, член надежности отбрасывается.

По умолчанию в IGRP K1 K3 1, K2 K4 K5 0, а загрузка лежит в интервале от 1 до 255. В начале 90-х годов разработана новая версия протокола IGRP - EIGRP с улучшенным алгоритмом оптимизации маршрутов, сокращенным временем установления и масками субсетей переменной длины.

EIGRP поддерживает многие протоколы сетевого уровня. Рассылка маршрутной информации здесь производится лишь при измении маршрутной ситуации. Протокол периодически рассылает соседним маршрутизаторам короткие сообщения hello. Получение отклика означает, что сосед функционален и можно осуществлять обмен маршрутной информацией. Протокол EIGRP использует таблицы соседей адрес и интерфейс, топологические таблицы адрес места назначения и список соседей, объявляющих о доступности этого адреса, состояния и метки маршрутов.

Для каждого протокольного модуля создается своя таблица соседей. Протоколом используется сообщения типа hello мультикастная адресация, подтверждени acknowledgent, актуализация update, запрос query всегда мультикастный и отклик reply посылается отправителю запроса. Маршруты здесь делятся на внутренние и внешние - полученные от других протоколов или записанные в статических таблицах.

Маршруты помечаются идентификаторами их начала. Внешние маршруты помечаются следующей информацией 1 Идентификатор маршрутизатора EIGRP, который осуществляет рассылку информации о маршруте 2 Номер AS, где расположен адресат маршрута 3 Метка администратора 4 Идентификатор протокола 5 Метрика внешнего маршрута 6 Битовые флаги маршрута по умолчанию. Протокол EIGRP полностью совместим с IGRP, он обеспечивает работу в сетях IP, Apple Talk и Novell. 4.5 Внешний протокол маршрутизации BGP-4Протокол BGP RFC-1267, BGP-3 RFC-1268 RFC-1467, BGP-4 -1265-66, 1655 разработан компаниями IBM и CISCO. Главная цель BGP - сократить транзитный трафик.

Местный трафик либо начинается, либо завершается в автономной системе AS в противном случае - это транзитный трафик. Системы без транзитного трафика не нуждаются в BGP им достаточно EGP для общения с транзитными узлами. Но не всякая ЭВМ, использующая протокол BGP, является маршрутизатором, даже если она обменивается маршрутной информацией с пограничным маршрутизатором соседней автономной системы.

AS передает информацию только о маршрутах, которыми она сама пользуется. BGP-маршрутизаторы обмениваются сообщениями об изменении маршрутов UPDATE-сообщения, рисунок 4.25 . Максимальная длина таких сообщений составляет 4096 октетов, а минимальная 19 октетов. Каждое сообщение имеет заголовок фиксированного размера. Объем информационных полей зависит от типа сообщения. Формат BGP-сообщений об изменениях маршрутов Рисунок 4.25 Поле маркер содержит 16 октетов и его содержимое может легко интерпретироваться получателем.

Если тип сообщения OPEN , или если код идентификации в сообщении OPEN равен нулю, то поле маркер должно быть заполнено единицами. Маркер может использоваться для обнаружения потери синхронизации в работе BGP-партнеров. Поле длина имеет два октета и определяет общую длину сообщения в октетах, включая заголовок. Значение этого поля должно лежать в пределах 19-4096. Поле тип представляет собой код разновидности сообщения и может принимать следующие значения 1 OPEN открыть 2 UPDATE изменить 3 NOTIFICATION внимание 4 KEEPALIVE еще жив После того как связь на транспортном протокольном уровне установлена, первое сообщение, которое должно быть послано - это OPEN. При успешном прохождении этого сообщения партнер должен откликнуться сообщением KEEPALIVE Еще жив. После этого возможны любые сообщения.

Кроме заголовка сообщение OPEN содержит следующие поля рисунок 4.26 Формат сообщения OPEN Рисунок 4.26 Поле версия описывает код версии используемого протокола, на сегодня для BGP он равен 4. Двух-октетное поле моя автономная система определяет код AS отправителя.

Поле время сохранения характеризует время в секундах, которое отправитель предлагает занести в таймер сохранения. После получения сообщения OPEN BGP-маршрутизатор должен выбрать значение времени сохранения. Обычно выбирается меньшее из полученного в сообщении OPEN и значения, определенного при конфигурации системы 0-3сек. Время сохранения определяет максимальное время в секундах между сообщениями KEEPALIVE и UPDATE или между двумя UPDATE-сообщениями.

Каждому узлу в рамках BGP приписывается 4-октетный идентификатор BGP-identifier, задается при инсталляции и идентичен для всех интерфейсов локальной сети. Если два узла установили два канала связи друг с другом, то согласно правилам должен будет сохранен канал, начинающийся в узле, BGP-идентификатор которого больше. Предусмотрен механизм разрешения проблемы при равных идентификаторах.

Одно-октетный код идентификации позволяет организовать систему доступа, если он равен нулю, маркер всех сообщений заполняется единицами, а поле идентификационных данных должно иметь нулевую длину. При неравном нулю коде идентификации должна быть определена процедура доступа и алгоритм вычисления кодов поля маркера. Длина поля идентификационных данных определяется по формуле Длина сообщения 29 длина поля идентификационных данных. Минимальная длина сообщения OPEN составляет 29 октетов, включая заголовок.

Сообщения типа UPDATE изменения используются для передачи маршрутной информации между BGP-партнерами. Этот тип сообщения позволяет сообщить об одном новом маршруте или объявить о закрытии группы маршрутов, причем объявление об открытии нового и закрытии старых маршрутов возможно в пределах одного сообщения. Сообщение UPDATE всегда содержит стандартный заголовок и может содержать другие поля в соответствии со схемой Формат UPDATE-сообщения Рисунок 4.27 Если длина списка отмененных маршрутов равна нулю, ни один маршрут не отменен, а поле отмененные маршруты в сообщении отсутствует.

Поле отмененные маршруты имеет переменную длину и содержит список IP-адресных префиксов маршрутов, которые стали недоступны. Каждая такая запись имеет формат Длина префикса в битах, равная нулю означает, что префикс соответствует всем IP-адресам, а сам имеет нулевой размер. Поле префикс содержит IP-адресные префиксы, за которыми следуют разряды, дополняющие их до полного числа октетов.

Значения этих двоичных разрядов смысла не имеют. Нулевое значение полной длины списка атрибутов пути говорит о том, что информация о доступности сетевого уровня в UPDATE-сообщении отсутствует. Список атрибутов пути присутствует в любом UPDATE-сообщении. Этот список имеет переменную длину, а каждый атрибут содержит три составные части тип атрибута, длину атрибута и значение атрибута. Тип атрибута представляет собой двух-октетное поле со структурой Старший бит бит0 поля флаги атрибута определяет, является ли атрибут опционным бит0 1 или стандартным well-known, бит0 0 . Бит 1 этого поля определяет, является ли атрибут переходным бит1 1 или непереходным бит1 0 . Для обычных атрибутов этот бит должен быть равен 1. Третий бит бит 2 поля Флагов атрибута определяет, является ли информация в опционном переходном атрибуте полной бит2 0 или частичной бит2 1 . Для обычных и для опционных непереходных атрибутов этот бит должен быть равен нулю. Бит 3 поля флагов атрибута информирует о том, имеет ли длина атрибута один бит3 0 октет или два октета бит3 1 . Бит3 может быть равен 1 только в случае, когда длина атрибута более 255 октетов.

Младшие 4 бита октета флагов атрибута не используются и должны обнуляться. Если бит3 0, то третий октет атрибута пути содержит длину поля данных атрибута в октетах. Если же бит3 1, то третий и четвертый октеты атрибута пути хранят длину поля данных атрибута.

Остальные октеты поля атрибут пути характеризуют значение атрибута и интерпретируются согласно флагам атрибута.

Атрибуты пути бывают стандартные обязательные well-known mandatory, стандартные на усмотрение оператора, опционные переходные и опционные непереходные. Стандартные атрибуты должны распознаваться любыми BGP-приложениями. Опционные атрибуты могут не распознаваться некоторыми приложениями. Обработка нераспознанных атрибутов задается битом 1 поля флагов. Пути с нераспознанными переходными опционными атрибутами должны восприниматься, как рабочие.

Один и тот же атрибут может появляться в списке атрибутов пути только один раз. Предусмотрены следующие разновидности кодов типа атрибута ORIGIN код типа 1 - стандартный обязательный атрибут, который определяет происхождение путевой информации. Генерируется автономной системой, которая является источником маршрутной информации. Значение атрибута в этом случае может принимать следующие значения Код атрибута Описание 0 IGP - информация достижимости сетевого уровня является внутренней по отношению к исходной автономной системе 1 EGP - информация достижимости сетевого уровня получена с помощью внешнего протокола маршрутизации 2 INCOMPLETE - информация достижимости сетевого уровня получена каким-то иным способом.

AS PATH код типа 2 также является стандартным обязательным атрибутом, который составлен из совокупности сегментов пути. Атрибут определяет автономные системы, через которые доставлена маршрутная информация. Когда BGP-маршрутизатор передает описание маршрута, которое он получил от своего BGP-партнера, он модифицирует AS PATH-атрибут, соответствующий этому маршруту, если информация передается за пределы автономной системы.

Каждый сегмент AS PATH состоит из трех частей тип сегмента пути, длина сегмента пути и оценка сегмента пути. Тип сегмента пути представляет в свою очередь однооктетное поле, которое может принимать следующие значения Код типа сегмента Описание 1 AS SET неупорядоченный набор маршрутов в UPDATE сообщении 2 AS SEQUENCE упорядоченный набор маршрутов автономной системы в UPDATE-сообщении.

Длина сегмента пути представляет собой одно-октетное поле, содержащее число AS, записанных в поле оценка сегмента пути. Последнее поле хранит один или более кодов автономной системы, по два октета каждый. NEXT HOP код типа 3 - стандартный обязательный атрибут, определяющий IP-адрес пограничного маршрутизатора, который должен рассматриваться как цель следующего шага на пути к точке назначения. MULI EXIT DISC код типа 4 представляет собой опционный непереходной атрибут, который занимает 4 октета и является положительным целым числом.

Величина этого атрибута может использоваться при выборе одного из нескольких путей к соседней автономной системе. LOCAL PREF код типа 5 является опционным атрибутом, занимающим 4 октета. Он используется BGP-маршрутизатором, чтобы сообщить своим BGP-партнерам в своей собственной автономной системе степень предпочтения объявленного маршрута. ATOMIC AGGREGATE код типа 6 представляет собой стандартный атрибут, который используется для информирования партнеров о выборе маршрута, обеспечивающего доступ к более широкому списку адресов.

AGGREGATOR код типа 7 - опционный переходной атрибут с длиной в 6 октетов. Атрибут содержит последний код автономной системы, который определяет агрегатный маршрут занимает два октета, и IP-адрес BGP-маршрутизатора, который сформировал этот маршрут 4 октета. Объем информации о достижимости сетевого уровня равен в октетах Длина сообщения UPDATE - 23 - полная длина атрибутов пути - длина списка отмененных маршрутов.

Информация о достижимости кодируется в следующей форме Поле длина определяет длину IP-адресного префикса в битах. Если длина равна нулю, префикс соответствует всем IP-адресам. Префикс содержит IP-адресные префиксы и двоичные разряды, дополняющие код до целого числа октетов. Информация о работоспособности соседних маршрутизаторов получается из KEEPALIVE-сообщений, которые должны посылаться настолько часто, чтобы уложиться во время, отведенное таймером сохранения HOLD . Обычно это время не должно превышать одной трети от времени сохранения, но не должно быть и меньше 1 секунды.

Если выбранное значение времени сохранения равно нулю, периодическая посылка KEEPALIVE-сообщений не обязательна. NOTIFICATION-сообщения посылаются, когда обнаружена ошибка. BGP-связь при этом немедленно прерывается. Помимо заголовка NOTIFICATION-сообщение имеет следующие поля Код ошибки представляет собой одно-октетное поле и указывает на тип данного сообщения.

Возможны следующие коды ошибки Таблица 4.9 - Коды ошибок Код ошибки Описание 1 Ошибка в заголовке сообщения. 2 Ошибка в сообщении OPEN 3 Ошибка в сообщении UPDATE 4 Истекло время сохранения 5 Ошибка машины конечных состояний 6 Прерывание При отсутствии фатальной ошибки BGP-партнер может в любой момент прервать связь, послав NOTIFICATION-сообщение с кодом ошибки прерывание. Одно-октетное поле Субкод ошибки предоставляет дополнительную информацию об ошибке. Каждый код ошибки может иметь один или более субкодов.

Если поле содержит нуль, это означает, что никаких субкодов не определено. Таблица 4.10 - Субкоды ошибок Ошибка Субкод Описание Заголовок 1 2 3 Соединение не синхронизовано Неверная длина сообщения Неверный тип сообщения Сообщения OPEN 1 2 3 4 5 6 Неверный код версии Ошибочный код AS-партнера Ошибочный идентификатор BGP Ошибка в коде идентификации Ошибка при идентификации Неприемлемое время сохранения Сообщения UPDATE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ошибка в списке атрибутов Не узнан стандартный атрибут Отсутствует стандартный атрибут Ошибка в флагах атрибута Ошибка в длине атрибута Неправильный атрибут ORIGIN Циклический маршрут Ошибка в атрибуте NEXT HOP Ошибка в опционном атрибуте Ошибка в сетевом поле Ошибка в AS PATH Вся маршрутная информация хранится в специальной базе данных RIB Routing Information Base. Маршрутная база данных BGP состоит из трех частей 1 Adj-RIBs-In Запоминает маршрутную информацию, которая получена из UPDATE-сообщений.

Это список маршрутов, из которого можно выбирать.

Policy Information Base - PIB . 2 Loc-RIB Содержит локальную маршрутную информацию, которую BGP-маршрутизатор отобрал, руководствуясь маршрутной политикой, из Adj-RIBs-In. 3 Adj-RIBs-Out Содержит информацию, которую локальный BGP-маршрутизатор отобрал для рассылки соседям с помощью UPDATE-сообщений. Так как разные BGP-партнеры могут иметь разную политику маршрутизации, возможны осцилляции маршрутов.

Для исключения этого необходимо выполнять следующее правило если используемый маршрут объявлен не рабочим в процессе корректировки получено сообщение с соответствующим атрибутом, до переключения на новый маршрут необходимо ретранслировать сообщение о недоступности старого всем соседним узлам. Протокол BGP позволяет реализовать маршрутную политику, определяемую администратором AS. Политика отражается в конфигурационных файлах BGP. Маршрутная политика это не часть протокола, она определяет решения, когда место назначения достижимо несколькими путями, политика отражает соображения безопасности, экономические интересы и пр. Количество сетей в пределах одной AS не лимитировано.

Один маршрутизатор на много сетей позволяет минимизировать таблицу маршрутов. BGP использует три таймера ConnectRetry сбрасывается при инициализации и коррекции 120 сек , Holdtime запускается при получении команд Update или KeepAlive 90сек и KeepAlive запускается при посылке сообщения KeepAlive 30сек. BGP отличается от RIP и OSPF тем, что использует TCP в качестве транспортного протокола.

Две системы, использующие BGP, связываются друг с другом и пересылают посредством TCP полные таблицы маршрутизации. В дальнейшем обмен идет только в случае каких-то изменений. ЭВМ, использующая BGP, не обязательно является маршрутизатором. Сообщения обрабатываются только после того, как они полностью получены. BGP является протоколом, ориентирующимся на вектор расстояния. Вектор описывается списком AS по 16 бит на AS. BGP регулярно каждые 30сек посылает соседям TCP-сообщения, подтверждающие, что узел жив это не тоже самое что keepalive функция в TCP . Если два BGP-маршрутизатора попытаются установить связь друг с другом одновременно, такие две связи могут быть установлены.

Такая ситуация называется столкновением, одна из связей должна быть ликвидирована. При установлении связи маршрутизаторов сначала делается попытка реализовать высший из протоколов например, BGP-4 , если один из них не поддерживает эту версию, номер версии понижается.

Протокол BGP-4 является усовершенствованной версией по сравнению с BGP-3 . Эта версия позволяет пересылать информацию о маршруте в рамках одного IP-пакета. Концепция классов сетей и субсети находятся вне рамок этой версии. Для того чтобы приспособиться к этому, изменена семантика и кодирование атрибута AS PASS. Введен новый атрибут LOCAL PREF степень предпочтительности маршрута для собственной AS , который упрощает процедуру выбора маршрута.

Атрибут INTER AS METRICS переименован в MULTI EXIT DISC 4 октета служит для выбора пути к одному из соседей. Введены новые атрибуты ATOMIC AGGREGATE и AGGREGATOR, которые позволяют группировать маршруты. Структура данных отражается и на схеме принятия решения, которая имеет три фазы 1. Вычисление степени предпочтения для каждого маршрута, полученного от соседней AS, и передача информации другим узлам местной AS. 2. Выбор лучшего маршрута из наличного числа для каждой точки назначения и укладка результата в Loc-RIB. 3. Рассылка информации из Loc RIB всем соседним AS согласно политике, заложенной в RIB. Группировка маршрутов и редактирование маршрутной информации. 4.6