Протоколы маршрутизации

IGRP

Библиографическая справка

Протокол маршрутизации внутренних роутеров (Interior Gateway Routing Protocol-IGRP) является протоколом маршрутизации, разработанным в середине 1980 гг. компанией Cisco Systems, Inc. Главной целью, которую преследовала Cisco при разработке IGRP, было обеспечение живучего протокола для маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей произвольно сложную топологию и включающую в себя носитель с разнообразными характеристиками ширины полосы и задержки. AS является набором сетей, которые находятся под единым управлением и совместно используют общую стратегию маршрутизации. Обычно AS присваивается уникальный 16-битовый номер, который назначается Центром Сетевой Информации ( Network Information Center - NIC ) Сети Министерства Обороны ( Defence Data Network - DDN ).

В середине 1980 гг. самым популярным протоколом маршрутизации внутри AS был Протокол Информации Маршрутизации (RIP). Хотя RIP был вполне пригоден для маршрутизации в пределах относительно однородных объединенных сетей небольшого или среднего размера, его ограничения сдерживали рост сетей. В частности, небольшая допустимая величина числа пересылок (15) RIP ограничивала размер объединенной сети, а его единственный показатель (число пересылок) не обеспечивал достаточную гибкость в сложных средах (смотри пункт "RIP"). Популярность роутеров Cisco и живучесть IGRP побудили многие организации, которые имели крупные объединенные сети, заменить RIP на IGRP.

Первоначальная реализация IGRP компании Cisco работала в сетях IP. Однако IGRP был предназначен для работы в любой сетевой среде, и вскоре Cisco распространила его для работы в сетях использующих Протокол Сети без Установления Соединения ( Connectionless Network Protocol - CLNP ) OSI.

Технология

IGRP является протоколом внутренних роутеров (IGP) с вектором расстояния. Протоколы маршрутизации с вектором расстояния требуют от каждого роутера отправления через определенные интервалы времени всем соседним роутерам всей или части своей маршрутной таблицы в сообщениях о корректировке маршрута. По мере того, как маршрутная информация распространяется по сети, роутеры могут вычислять расстояния до всех узлов объединенной сети.

Протоколы маршрутизации с вектором расстояния часто противопоставляют протоколам маршрутизации с указанием состояния канала, которые отправляют информацию о локальном соединении во все узлы объединенной сети. Рассмотрение двух популярных протоколов, использующих алгоритм маршрутизации с указанием состояния канала, "Открытый протокол с алгоритмом поиска наикратчайшего пути" ( Open Shortest Path First ) и "Промежуточная система-Промежуточная система" ( Intermediate System to Intermediate System (IS-IS) ), дается соответственно в пункты "OSPF" и "Маршрутизация OSI".

IGRP использует комбинацию (вектор) показателей. Задержка объединенной сети ( internetwork delay ), ширина полосы ( bandwidth ), надежность ( reliability ) и нагрузка ( load ) - все эти показатели учитываются в виде коэффициентов при принятии маршрутного решения. Администраторы сети могут устанавливать факторы весомости для каждого из этих показателей. IGRP использует либо установленные администратором, либо устанавливаемые по умолчанию весомости для автоматического расчета оптимальных маршрутов.

IGRP предусматривает широкий диапазон значений для своих показателей. Например, надежность и нагрузка могут принимать любое значение в интервале от 1 до 255, ширина полосы может принимать значения, отражающие скорости пропускания от 1200 бит/с до 10 гигабит в секунду, в то время как задержка может принимать любое значение от 1-2 до 24-го порядка. Широкие диапазоны значений показателей позволяют производить удовлетворительную регулировку показателя в объединенной сети с большим диапазоном изменения характеристик производительности. Самым важным является то, что компоненты показателей объединяются по алгоритму, который определяет пользователь. В результате администраторы сети могут оказывать влияние на выбор маршрута, полагаясь на свою интуицию.

Для обеспечения дополнительной гибкости IGRP разрешает многотрактовую маршрутизацию. Дублированные линии с одинаковой шириной полосы могут пропускать отдельный поток трафика циклическим способом с автоматическим переключением на вторую линию, если первая линия выходит из строя. Несколько трактов могут также использоваться даже в том случае, если показатели этих трактов различны. Например, если один тракт в три раза лучше другого благодаря тому, что его показатели в три раза ниже, то лучший тракт будет использоваться в три раза чаще. Только маршруты с показателями, которые находятся в пределах определенного диапазона показателей наилучшего маршрута, используются для многотрактовой маршрутизации.

Формат пакета

Формат пакета IGRP выглядит так:

unsigned version: 4;  /* protocol version number */
    unsigned opcode: 4;   /* opcode */
    uchar edition;        /* edition number */
    ushort asystem;       /* autonomous system number */
    ushort ninterior;     /* number of subnets in local net */
    ushort nsystem;       /* number of networks in AS */
    ushort nexterior;     /* number of networks outside AS */
    ushort checksum;      /* checksum of IGRP header and data */

Первое поле пакета IGRP содержит номер версии ( version number ). Этот номер версии указывает на используемую версию IGRP и сигнализирует о различных, потенциально несовместимых реализациях.

За полем версии идет поле операционного кода ( opcode ). Это поле обозначает тип пакета. Операционный код, равный 1, обозначает пакет корректировки; равный 2-пакет запроса. Пакеты запроса используются источником для запроса маршрутной таблицы из другого роутера. Эти пакеты состоят только из заголовка, содержащего версию, операционный код и поля номера AS. Пакеты корректировки содержат заголовок, за которым сразу же идут записи данных маршрутной таблицы. На записи данных маршрутной таблицы не накладывается никаких ограничений, за исключением того, что пакет не может превышать 1500 байтов, вместе с заголовком IP. Если этого недостаточно для того, чтобы охватить весь объем маршрутной таблицы, то используются несколько пакетов.

За полем операционного кода идет поле выпуска ( edition ). Это поле содержит последовательный номер, который инкрементируется, когда маршрутная таблица каким-либо образом изменяется. Это значение номера выпуска используется для того, чтобы позволить роутерам избежать обработки корректировок, содержащих информацию, которую они уже видели.

За полем выпуска идет поле, содержащее номер AS ( AS number ). Это поле необходимо по той причине, что роутеры Cisco могут перекрывать несколько AS. Несколько AS (или процессов IGRP) в одном роутере хранят информацию маршрутизации AS отдельно.

Следующие три поля обозначают номер подсетей, номер главных сетей и номер внешних сетей в пакете корректировки. Эти поля присутствуют потому, что сообщения корректировки IGRP состоят из трех частей: внутренней для данной подсети, внутренней для текущей AS и внешней для текущей AS. Сюда включаются только подсети сети, связанной с тем адресом, в который отправляется данная корректировка. Главные сети (т.е. не подсети) помещаются во "внутреннюю для текущей AS" часть пакета, если только они не помечены четко как внешние. Сети помечаются как внешние, если информация о них поступает во внешней части сообщения из другого роутера.

Последним полем в заголовке IGRP является поле контрольной суммы ( checksum ). Это поле содержит какую-нибудь контрольную сумму для заголовка IGRP и любую информацию корректировки, содержащуюся в данном пакете. Вычисление контрольной суммы позволяет принимающему роутеру проверять достоверность входящего пакета.

Сообщения о корректировке содержат последовательность из семи полей данных для каждой записи данных маршрутной таблицы. Первое из этих полей содержит три значащих байта адреса ( address ) (в случае адреса IP). Следующие пять полей содержат значения показателей. Первое из них обозначает задержку ( delay ), выраженную в десятках микросекунд. Диапазон перекрывает значения от 10 мксек. до 167 сек. За полем задержки следует поле ширины полосы ( bandwidth ). Ширина полосы выражена в единицах 1 Кбит/сек и перекрывает диапазон от линии с шириной полосы 1200 бит/сек до 10 Гбит/сек. Затем идет поле MTU, которое обеспечивет размер MTU в байтах. За полем MTU идет поле надежности ( reliability ), указывающее процент успешно переданных и принятых пакетов. Далее идет поле нагрузки ( load ), которое обозначает занятую часть канала в процентном отношении. Последним полем в каждой записи данных маршрутизации является поле числа пересылок ( hop count ). И хотя использование числа пересылок не явно выражено при определении показателя, тем не менее это поле содержится в пакете IGRP и инкрементируется после обработки пакета, обеспечивая использование подсчета пересылок для предотвращения петель.