Принцип действия протоколов маршрутизации

Принцип действия протоколов маршрутизации

Ранее в этой главе был описан процесс настройки маршрутизатора, реализованного в системе Linux, для обработки пакетов в зависимости от адреса назначения, содержимого и других характеристик пакета. Протоколы маршрутизации предоставляют возможность учитывать состояние сетевой среды. Они позволяют получить информацию о том, достижима ли требуемая сеть и какова стоимость передачи пакета в эту сеть. Здесь понятие стоимости не связано с деньгами. Под стоимостью обычно понимают число узлов, которые должен посетить пакет, прежде чем он попадет на целевой узел. В роли стоимости также могут выступать другие характеристики сети, определяющие ее производительность. Стоимость передачи пакета по сети называется метрикой. Если маршрутизатор соединен с другими сетями посредством двух сетевых соединений, стоимость доставки пакета на целевой узел, или метрика пути к целевому узлу, зависит от того, посредством какого соединения будет передан этот пакет. Рассмотрим в качестве примера сетевую среду, условно показанную на рис. 24.1. На этом рисунке изображено пять сетей, принадлежащих пяти факультетам университета. В каждой сети работает свой маршрутизатор, который соединен с двумя другими маршрутизаторами.

Рис. 24.1. Протоколы маршрутизации позволяют маршрутизаторам обмениваться информацией и определять наиболее короткий маршрут для передачи пакета

На заметку

В данном примере описывается несколько сетей, соединенных между собой; такая структура называется internet (со строчной буквы). Аналогичные принципы используются и при выполнении маршрутизации во всей Internet (с прописной буквы).

При неоправданном посещении пакетом очередного узла увеличивается время его доставки в целевую сеть. Например, при передаче из сети филологического факультета в сеть физического факультета пакет посетит как минимум три маршрутизатора. Заметьте, что из сети филологического факультета в сеть физического факультета ведут два маршрута. Один из них проходит через маршрутизатор факультета психологии, а другой — через маршрутизаторы химического и исторического факультетов. Путь в направлении против часовой стрелки оказывается более длинным. Хорошо, если бы маршрутизатор филологического факультета имел информацию об обоих маршрутах. Если маршрутизатор факультета психологии выйдет из строя, пакеты можно будет передавать по альтернативному маршруту.

Для решения данной задачи используется понятие метрики. Значение метрики, определяющее стоимость передачи пакета по сети, содержится в стандартной таблице маршрутизации Linux, которая заполняется с помощью команды route. На рис. 24.2 показано содержимое простой таблицы маршрутизации (на реальных маршрутизаторах размер таблицы гораздо больше, но ее формат остается неизменным). Обратите внимание на столбец под названием Metric. В нем указано, что число маршрутизаторов, которые пакет посетит по пути следования в сети 127.0.0.0/8 (localhost) и 192.168.1.0/24 (локальная сеть), равно нулю, а оставшийся маршрут проходит через один маршрутизатор. Данный пример чрезвычайно прост. Для маршрутизаторов, показанных на рис. 24.1, в таблице маршрутизации содержалась бы информация о разных маршрутах, отличающихся значениями в поле Metric. К сожалению, стандартные средства маршрутизации системы Linux игнорируют значение метрики; для того, чтобы метрика учитывалась, необходимо использовать один из протоколов маршрутизации, рассматриваемых в данной главе.

Рис. 24.2. Значение в поле Metric определяет стоимость передачи пакета по данному маршруту

Протоколы маршрутизации позволяют маршрутизаторам обмениваться информацией о маршрутах, в том числе передавать значения метрики. Если все маршрутизаторы, показанные на рис. 24.1, будут поддерживать протокол маршрутизации, они сообщат друг другу сведения об имеющихся маршрутах и каждый из них построит таблицу маршрутизации, в которой будут указаны реальные значения метрики. Если один из маршрутизаторов выйдет из строя, остальные маршрутизаторы получат информацию об этом и перенаправят трафик в обход неисправного участка сети.

Протоколы маршрутизации используют следующие алгоритмы.

• Дистанционно-векторный алгоритм. Этот алгоритм отслеживает число маршрутизаторов, находящихся между текущим маршрутизатором и узлом назначения. При передаче пакета в некоторую сеть выбирается такой путь, на котором число маршрутизаторов будет минимальным. Данный алгоритм используется при работе протокола RIP (Routing Information Protocol — протокол маршрутной информации).

• Алгоритм маршрутизации по состоянию канала. Данный алгоритм связывает информацию о стоимости передачи пакета с каждым соединением. Маршрутизатор, использующий такой алгоритм, выбирает путь к целевой сети, для которого значение стоимости минимально. Стоимость не обязательно должна быть равна числу маршрутизаторов, при ее определении могут также учитываться различия в быстродействии сетевых соединений. Данный алгоритм используется при работе протокола OSPF (Open Shortest Path First — первоочередное открытие кратчайших маршрутов).