Протоколы маршрутизации в сетях TCP/IP

Что такое протокол маршрутизации?

Протокол маршрутизации - это сетевой протокол (3 уровень модели OSI), который используется маршрутизаторами (роутерами) с целью определения маршрутов передачи данных в составной вычислительной сети (интрасеть). В частности, во избежание ручного ввода всех допустимых маршрутов в маршрутизаторы, используются протоколы маршрутизации, что экономит труд системных администраторов и снижает количество ошибок в настройке маршрутизаторов.

Протоколы маршрутизации делятся на два вида, зависящие от типов алгоритмов, на которых они основаны:

• Дистанционно-векторные протоколы, основаны на Distance Vector Algorithm (DVA);
• Протоколы состояния каналов связи, основаны на Link State Algorithm (LSA).

Так же протоколы маршрутизации делятся на два вида в зависимости от сферы применения:

• Междоменной маршрутизации;
• Внутридоменной маршрутизации.

Перечень протоколов маршрутизации составляют протоколы: RIP v1/v2, RIPng (IPv6), OSPF, BGP v4 (IPv6).

Дистанционно-векторный алгоритм

В дистанционно-векторном алгоритме (DVA) основная идея заключается в рассылке маршрутизаторов друг другу так называемого вектора расстояний. В векторе расстояний содержится информация (расстояние) от передающего маршрутизатора до всех соседних (известных) ему сетей.

Под расстоянием, в векторе расстояний, подразумевается любой параметр метрики, в частности, может быть количество пройденных маршрутизаторов (по хопам) или время, затраченное на передачу пакетов от одного маршрутизатора до другого, здесь особой роли не играет какой именно параметр метрики выбран.

После получения маршрутизатором вектора расстояний от соседнего маршрутизатора, маршрутизатор обновляет или добавляет к вектору всю известную ему информацию о других сетях, о существовании которых он узнал непосредственно (сети подключенные непосредственно к маршрутизатору) или из аналогичных векторов расстояний. Далее маршрутизатор выбирает из нескольких альтернативных путей лучший по выбранному параметру метрики и рассылает новое значение вектора по сети. В результате чего, все маршрутизаторы получают информацию обо всех подключенных к интрасети сетях и о расстоянии (метрики) до них через соседние маршрутизаторы.

Недостаток, дистанционно-векторных алгоритмов, заключается в том, что они хорошо работают только в относительно небольших вычислительных сетях. Так как маршрутизаторы постоянно обмениваются вектором расстояний, что приводит к забиванию линий связи широковещательным трафиком в больших сетях. Еще одним недостатком данного алгоритма является то, что не всегда корректно реагирует на изменения в конфигурации сети, поскольку маршрутизаторы передают только обобщенную информацию – вектор расстояний, что приводит к тому, что маршрутизаторы не содержат конкретного представления о топологии связей.

Самым распространенным представителем дистанционно-векторного алгоритма является протокол RIP (Routing Information Protocol) – протокол маршрутной информации.

Алгоритм состояния связей

Алгоритм состояния связей (LSA) снабжает все маршрутизации информацией, необходимой для построения подробного графа связей составной вычислительной сети. Все маршрутизаторы основываются на одинаковых графах, в следствии чего:

• маршрутизаторы быстрее реагирует на изменение конфигурации сети;
• быстрее вычисляется оптимальный маршрут следования, по выбранным критериям (метрике).

Дополнительную информацию о других сетях маршрутизаторы получаются путем обмена короткими пакетами, называемыми HELLO, со своими соседями. Отличительной особенностью алгоритма LSA от алгоритма DVA, который постоянно обменивается широковещательными пакетами (вектор расстояний), алгоритм LSA использует небольшие пакеты HELLO, содержащие информацию только о состоянии линий связи. Более развернутую информацию о сетях, алгоритм состояния связей передает в том случае, когда, на основе пакетов HELLO, было зафиксировано изменение состояния линий связи (например, маршрутизатор вышел из строя или добавили новый маршрутизатор).

Как результат, алгоритм состояния связей более приспособлен к большим составным вычислительным сетям, поскольку содержит меньшее количество широковещательных пакетов, что увеличивает пропускную способность и устойчивость составной сети.

Протоколы, основанные на алгоритме состояния связей (LSA), являются:

• протокол OSPF(Open Shortest Path First, алгоритм кратчайшего пути) стека TCP/IP;
• протокол IS-IS(Intermediate System to Intermediate System, алгоритм промежуточной системы) стека OSI.