Протоколы маршрутизации (RIP, OSPF и BGP)

Краткие итоги

• Интернет – это комбинация сетей, соединяемых с помощью маршрутизаторов.
• Выбор оптимального пути определяется метрикой.
• Метрика – это условная стоимость передачи по сети. Полное измерение конкретного маршрута равно сумме метрик сетей, которые включают в себя маршрут.
• Протокол маршрутной информации (RIP – Routing Information Protocol) рассматривает все сети как одинаковые. Стоимость прохождения через каждую сеть одна и та же, и для определения метрики подсчитываются участки.
• Протокол "первоочередное открытие наикратчайших путей" (OSPF — Open Shortest Path First) позволяет администратору назначить стоимость для передачи через сеть, основанную на типе требуемого обслуживания.
• Протокол пограничной маршрутизации (BGP — Border Gateway Protocol), критерий для выбора пути — называется "политика", т.е. данные для выбора, которые может устанавливать администратор. "Политика" — это принцип, по которому определяется путь.
• В любой метрике маршрутизатор должен иметь таблицы маршрутизации для того, чтобы консультироваться при дальнейшей передаче пакета.
• Таблица может быть либо статическая, либо динамическая. Статическая таблица — одна из тех, которые часто не меняются. Динамическая таблица, с другой стороны, одна из тех, которая обновляется автоматически, когда имеются изменения где-либо в сети.
• Интернет разделяется на автономные системы. Автономная система (Autonomous System – AS) — группа сетей и маршрутизаторов под управлением одного администратора.
• Маршрутизация внутри автономной системы отнесена к внутренней маршрутизации. Маршрутизация между автономными системами отнесена к внешней маршрутизации.
• Протокол маршрутной информации (RIP – Routing Information Protocol) — внутренний протокол маршрутизации, используется внутри автономной системы. Это очень простой протокол, основанный на использовании дистанционного вектора маршрутизации (вектора расстояния).
• Каждый маршрутизатор хранит таблицы маршрутизации, имеющие один вход для каждой сети назначения, которую маршрутизатор зарегистрировал. Вход содержит: адрес сети пункта назначения, кратчайший путь, для того чтобы достичь пункта назначения, следующий участок (следующий маршрутизатор), к которому должен быть доставлен пакет, счетчик участка – это число сетей.
• При использовании протокола RIP таблица маршрутизации обновляется после получения "квитанции" — ответного сообщения RIP согласно алгоритму модификации RIP.
• При использовании протокола RIP используется дистанционный вектор, который определяет количество участков для каждого объявленного маршрута к сети назначения.
• Сообщение-запрос посылается маршрутизатором, который только что включен в систему, или маршрутизатором, который запущен по тайм-ауту.
• Ответ на запрос может быть двух типов: либо запрошенный, либо не запрошенный. Запрошенный ответ посылается только в ответ на запрос. Не запрошенный ответ посылается периодически, каждые 30 с.
• RIP использует три таймера для поддержки своих операций — периодический таймер посылает сообщения, таймер окончания времени проверяет правильность маршрута и еще один таймер собирает мусор объявленных ошибочными маршрутов.
• Нестабильность – это явление, когда пакет от одного маршрутизатора к другому может идти по петле.
• Для увеличения стабильности предлагаются: запускаемое обновление, "расщепленный горизонт", поглощение возврата.
• Протокол "первоочередное открытие кратчайших путей" (OSPF — Open Shortest Path First) — это внутренний протокол. Для того чтобы обработать маршрутизацию эффективно и вовремя, OSPF разделяет автономную систему на зоны.
• Зона — это набор всех сетей, хостов и маршрутизаторов, содержащихся в автономной системе. Автономная система может разделяться на много различных зон. Все сети внутри зоны должны быть соединены.
• Маршрутизаторы внутри зоны содержат зоновую информацию маршрутизации. На границе зоны специальные маршрутизаторы, называемые пограничными маршрутизаторами зоны, суммируют информацию о зоне и посылают другим зонам. Среди зон внутри автономной системы есть специальная зона, называемая основной.
• Протокол OSPF позволяет администратору назначать стоимость, называемую метрикой, для каждого маршрута. Метрика может быть основана на типе сервиса (минимальная задержка, максимальное число переприемов и так далее). Фактически, маршрутизатор может иметь множество таблиц, каждая из которых базируется на различном типе сервиса.
• Для обновления таблиц маршрутизации OSPF использует маршрутизацию по состоянию канала. Маршрутизация по состоянию линии — процесс, при помощи которого каждый маршрутизатор распространяет свою информацию о его соседях каждому маршрутизатору в зоне.
• В OSPF-терминологии соединение называется связь (link). Определены четыре типа связи: "точка-точка", транзит, ответвление и виртуальная.
• Для того чтобы распределять информацию о соседях, каждый вход распределяет извещения о состоянии связи (Link State Advertisements – LSAs).
• В зависимости от типа доступа определены пять типов различных извещений о состоянии связи (LSAs), которые различаются объектами рассылки: связь маршрутизатора; сетевая связь (узловым маршрутизатором); суммарная связь к автономной системе; внешняя связь.
• Для того чтобы вычислить таблицы маршрутизации, применяется алгоритм Дейкстры для баз данных состояния линии этого маршрутизатора. Этот алгоритм вычисляет кратчайший путь между двумя точками в сети, используя граф по методу узлов и границ.
• Каждый маршрутизатор использует метод наикратчайшего пути по дереву для построения своей таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации показывает стоимость достижения каждого узла в зоне. Она использует извещения: суммарной линии сети, суммарной линии пограничного маршрутизатора и внешней линии.
• OSPF использует пять различных типов пакетов: пакет "hello", пакет распределения базы данных, пакет состояния линии, пакет обновления состояния линии и пакет подтверждения состояния линии.
• Пограничный межсетевой протокол (BGP – Border Gateway Protocol) – это протокол маршрутизации между автономными системами. Он основан на методах маршрутизации, называемых "маршрутизация вектором пути".
• Путь обычно определяется как упорядоченный список автономной системы, который должен пройти пакет для достижения пункта назначения. Каждый вход в таблицу маршрутизации содержит сеть пункта назначения, следующий маршрутизатор и путь до пункта назначения.
• Имеется четыре типа BGP-сообщения: открытия, обновления, дежурное и извещения.

Задачи и упражнения

1. Для какой цели разработан протокол RIP?
2. Какие функции выполняет протокол RIP?
3. Почему значение таймера окончания в шесть раз больше значения периодического таймера?
4. Перечислите недостатки протокола RIP и соответствующие пути их преодоления.
5. Сравните методы "разбитый горизонт" и поглощение ответа. В каких случаях один из них имеет преимущество перед другим?
6. Какие есть основы для классификации четырех типов связи в OSPF?
7. Для чего предназначены поле аутентификации типа и поле аутентификации данных?
8. Покажите отличие и совпадение дистанционного вектора маршрутизации и маршрутизации по состоянию линии.
9. Почему OSPF-сообщение распространяется быстрее, чем RIPсообщение?
10. Каков размер RIP-сообщения, которое извещает только одну сеть? Какой размер RIP-сообщения извещает N сетей? Выведите формулу, которая показывает зависимость между числом извещенных сетей и размером RIP-сообщения.
11. Маршрутизатор RIP работает с таблицей маршрутизации на 20 входов. Сколько периодических таймеров необходимо для работы с этой таблицей?
12. Маршрутизатор RIP работает с таблицей маршрутизации на 20 входов. Сколько таймеров сборщиков мусора необходимо для работы с этой таблицей?
13. Маршрутизатор RIP работает с таблицей маршрутизации на 20 входов. Сколько таймеров окончания необходимо для работы с этой таблицей?
14. Маршрутизатор имеет следующую таблицу RIP-маршрутизации:

    Сеть1			4			B
    Сеть2			2			C
    Сеть3			1			F
    Сеть4			5			G

    Каким будет содержание таблицы, если маршрутизатор получит следующее RIP-сообщение от маршрутизатора C:

    Сеть1			2
    Сеть2			1
    Сеть3			3
    Сеть4			7
15. Сколько пустых байтов содержит RIP-сообщение, которое извещает N сетей?
16. Маршрутизатор имеет следующую RIP-таблицу.

    Сеть1			4			B
    Сеть2			2			C
    Сеть3			1			F
    Сеть4			5			G

    Покажите ответное сообщение, посылаемое этим маршрутизатором.
17. Используя рис. 8.13, покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для маршрутизатора A.
18. Используя рис. 8.13, покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для маршрутизатора D.
19. Используя рис. 8.13, покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для маршрутизатора E.
20. Покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для сети N2 на рис. 8.13.
21. Покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для сети N4 на рис. 8.13.
22. Покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для сети N5 на рис. 8.13.
23. Предположим, на рис. 8.13. для сети N3 назначен сетевым маршрутизатором D.23. Покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для этой сети.
24. Предположим, на рис. 8.13. для сети N1 назначен сетевым маршрутизатором A.24. Покажите обновление состояния связи и извещение связи маршрутизатора для этой сети.
25. Назначьте IP-адреса для сетей и маршрутизаторов рис. 8.13.
26. Используя результат задачи 25, покажите OSPF-сообщение "hello", посылаемое маршрутизатором C.
27. Используя результат задачи 25, покажите OSPF-сообщение описания базы данных, посылаемое маршрутизатором C.
28. Используя результат задачи 25, покажите OSPF-сообщение запроса состояния связи, посылаемое маршрутизатором C.
29. Изобразите автономную систему со следующей спецификацией:
    • Имеется 8 сетей (N1—N8).
    • Имеется 8 маршрутизаторов (R1 – R8).
    • N1, N2, N3, N4 и N5 сети Ethernet.
    • N6 — это сеть с маркерным доступом (Token Ring).
    • N7 и N8 — сети "точка-точка".
    • R1 соединяет N1 и N2.
    • R2 соединяет N1 и N7.
    • R3 соединяет N2 и N8.
    • R4 соединяет N7 и N6.
    • R5 соединяет N6 и N3.
    • R6 соединяет N6 и N4.
    • R7 соединяет N6 и N5.
    • R8 соединяет N8 и N5.
30. Начертить граф автономной системы по упражнению 29.
31. Какая из сетей из упражнения 29 — транзитная сеть? Какая — сеть ответвления?
32. Показать BGP-сообщение "открытие" для маршрутизатора R1 на рис. 8.26.
33. Показать BGP-сообщение "обновление" для маршрутизатора R1 на рис. 8.26.
34. Показать BGP-сообщение уведомления для маршрутизатора R1 на рис. 8.26.
35. Показать BGP-сообщение "дежурное" для маршрутизатора R1 на рис. 8.26.

Дополнительный материал для прохождения тестирования к лекции, Вы можете скачать здесь.