Сравнительный анализ igp-протоколов динамической маршрутизации

Введение 3
1 Обзор протоколов маршрутизации 5
1.1 Маршрутизация в компьютерных сетях 5
1.2 Протоколы состояния каналов связи 8
1.3 Сходимость 9
2 Анализ протоколов динамической маршрутизации 11
2.1 Классификация протоколов динамической маршрутизации 11
2.2 Архитектура протокола OSPF 13
2.2.1 Области OSPF 13
2.2.2 Структура OSPF-пакета 18
2.2.3 Типы OSPF-пакетов 19
2.2.4 Сообщения LSA 23
2.2.5 Установление соседства в OSPF 24
2.2.6 Принципы работы OSPF 26
2.3 Архитектура протокола IS-IS 29
2.3.1 Функционирование протокола IS-IS 29
2.3.2 Пакеты IS-IS 34
2.3.3 Установление отношений соседства 38
2.3.4 Поле TLV 41
3 Сравнительный анализ архитектуры протоколов OSPF и IS-IS 43
3.1 Анализ сходств и различий 43
3.2 Анализ накладных расходов на маршрутизацию 48
Заключение 66
Список литературы 68
Приложение А. 71
Приложение Б. 74
Приложение Д. 82
Приложение Е. 85
Приложение Ж. 91

Весь текст будет доступен после покупки

В данной работе будет рассмотрена архитектура динамических протоколов маршрутизации типа IGP. Следует начать с того, что Интернет состоит из автономных систем и связей между ними. Автономная система (AS) представляет собой сеть, находящуюся под единым административным управлением [5, 12]. Ввиду нестабильности сетей в автономных системах нужны протоколы для автоматического направления информационного потока, его регулирования – протоколы динамической маршрутизации.
В рамках AS функционируют различные протоколы динамической маршрутизации и самыми распространенными являются IGP: OSPF, IS-IS, RIP, EIGRP [17]. Знание архитектуры, основ работы данных протоколов позволяет обеспечить непрерывную работу автономных систем. Инженеру необходимо знать, как функционирует тот или иной протокол, какие пакеты отправляются по сети, какую информацию они содержат, для своевременного регулирования работы в случае неполадок в сети. Благодаря протоколам динамической маршрутизации становится возможной работа сетей без необходимости ручной корректировки таблиц маршрутизации администратором: в случае любых изменений в сетевой топологии. Они призваны строить таблицы маршрутизации сами, автоматически, исходя из текущей конфигурации сети. И лишь при выходе из строя возникает необходимость их регулирования, настройки, чем и занимается инженер. При разного рода неполадках в сеть транслируется служебный трафик, предназначенный для восстановления таблиц маршрутизации и соединения коммутации в сети, что загружает работу сети.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Маршрутизация в компьютерных сетях
Крупные сети, такие как Internet, организованы как множество автономных систем (autonomous system – AS). Каждая из них обычно администрируется как отдельная сетевая структура, поэтому использование одного протокола маршрутизации в таких сетях маловероятно. Как мы уже знаем маршрутизатор, исходя из IP-адреса, указанного в заголовке пакета, в соответствии с своей таблицей маршрутизации определяет путь для передаваемых данных.
Таблицы маршрутизации задаются как вручную (статическая маршрутизация), так и динамически (динамическая маршрутизация).
При динамической маршрутизации происходит обмен маршрутной информацией между соседними маршрутизаторами, в ходе которого они сообщают друг другу, какие сети в данный момент доступны через них. Информация обрабатывается и помещается в таблицу маршрутизации. К наиболее распространенным внутренним протоколам маршрутизации относятся:
? RIP (Routing Information Protocol) — протокол маршрутной информации;
? OSPF (Open Shortest Path First) — протокол выбора кратчайшего маршрута;
? IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) – протокол внутренней маршрутизации, для использования во внутренних сетях;
? EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) — усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза;
? IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) — протокол маршрутизации внутреннего шлюза.
Последние два протокола поддерживаются только оборудованием Cisco и поэтому ограничены в использовании.
Протокол динамической маршрутизации выбирается исходя из множества предпосылок (скорость конвергенции, размер сети, задействование ресурсов, внедрение и сопровождение и др.) поэтому прежде всего, во внимание принимаются такие характеристики, как размер сети, доступная полоса пропускания, аппаратные возможности процессоров маршрутизирующих устройств, модели и типы маршрутизаторов.
Большинство алгоритмов маршрутизации может быть отнесено к одной из двух категорий: дистанционно-векторные протоколы (RIPv1, RIPv2, RIPng, IGRP, EIGRP, EIGRP for IPv6) и протоколы с учетом состояния канала (OSPFv2, OSPFv3, IS-IS) [16].
Маршрутизаторы используют метрики для оценки маршрутов. Метрика – это измерение, которое используется для выбора наилучшего пути из нескольких путей, изученных протоколом маршрутизации. RIP использует счетчик Hop (количество прыжков или переходов) в качестве метрики для определения наилучшего пути. Hop – это участок сети между двумя узлами сети, по которому передаются сетевые пакеты. Обычно используется для определения «расстояния» между узлами. RIP (Routing Information Protocol) – это протокол маршрутизации вектора расстояния. Он использует расстояние [накопленное значение метрики] и направление [вектор], чтобы найти и выбрать лучший путь для целевой сети. Когда от маршрутизатора к сети назначения существует много маршрутов, и все они используют один протокол маршрутизации, то маршрут с наименьшей метрикой рассматривается как лучший. Если используются разные протоколы маршрутизации, то для выбора маршрута используется административные расстояния [13].
Административное расстояние – параметр, используемый маршрутизаторами для выбора маршрута, который будет установлен в таблицу маршрутизации. Используется маршрутизаторами для выбора оптимального маршрута при наличии двух и более различных маршрутов до одной цели от различных протоколов маршрутизации. Значения административных расстояний по умолчанию приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Административное расстояние по умолчанию для протоколов
Источник маршрута Значения расстояний по умолчанию
Статический маршрут 1
Объединенный маршрут по протоколу EIGRP 5
Протокол BGP 20
Продолжение таблицы 1
Внутренний протокол EIGRP 90
Протокол IGRP 100
Протокол OSPF 110
Протокол IS-IS 115
Протокол RIP 120
Внутренний протокол BGP 200

Например, если маршрутизатор получает маршрут до определенной сети одновременно от протоколов OSPF (административное расстояние по умолчанию - 110) и IGRP (административное расстояние по умолчанию - 100), то выбирается протокол IGRP как более надежный. Это означает, что маршрутизатор добавляет маршрут по версии IGRP в таблицу маршрутизации.
Результаты работы маршрутизирующих протоколов заносятся в таблицу маршрутов, которая постоянно изменяется при смене ситуации в сети. Рассмотрим типичную строку в таблице маршрутов, относящуюся к динамической маршрутизации
R 192.168.14.0/24 [120/3] via 10.3.0.1 00:00:06 Serial0
Здесь R определяет протокол маршрутизации. Так R означает RIP, а O – OSPF и т.д. Запись [120/3] означает, этот маршрут имеет административное расстояние 120 и метрику 3. Эти числа маршрутизатор использует для выбора маршрута. Элемент 00:00:06 определяет время, когда обновилась данная строка. Serial0 это локальный интерфейс, через который маршрутизатор будет направлять пакеты к сети 192.168.14.0/24 через адрес 10.3.0.1.
При динамической маршрутизации происходит обмен маршрутной информацией между соседними маршрутизаторами, в ходе которого они сообщают друг другу, какие сети в данный момент доступны через них. Информация обрабатывается и помещается в таблицу маршрутизации. Протокол динамической маршрутизации выбирается исходя из множества предпосылок (скорость конвергенции, размер сети, накладные расходы, внедрение и сопровождение и др.). Скоростью конвергенции называют время, необходимое для того, чтобы набор маршрутизаторов сети объединился, собрал всю доступную информацию о топологии друг от друга через реализованный протокол маршрутизации. При этом информация, которую они собирают, не должна противоречить информации о топологии любого другого маршрутизатора в наборе, и она должен отражать реальное состояние сети. Другими словами: в конвергентной сети все маршрутизаторы «соглашаются» с тем, как выглядит топология сети. Для выбора протокола прежде всего, во внимание принимаются такие характеристики, как размер сети, доступная полоса пропускания, аппаратные возможности процессоров маршрутизирующих устройств, модели и типы маршрутизаторов. Большинство алгоритмов маршрутизации может быть отнесено к одной из двух категорий: дистанционно-векторные протоколы (RIPv1, RIPv2, RIPng, IGRP, EIGRP, EIGRP for IPv6) и протоколы с учетом состояния канала (OSPFv2, OSPFv3, IS-IS, IS-IS for IPv6) [7].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абросимов, Леонид Методы проектирования и анализа сетей ЭВМ / Леонид Абросимов. – М.: Palmarium Academic Publishing, 2019. – 220 c.
2. Березин, С. Internet у вас дома / С. Березин. – М.: БХВ-Петербург, 2022. – 459 c.
3. Васильев, А. С. Сравнение протоколов динамической маршрутизации / А. С. Васильев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 8 (298). — С. 10-14. — URL: https://moluch.ru/archive/298/67570/ (дата обращения: 04.04.2023).
4. Галкин, В.А. Телекоммуникации и сети / В.А. Галкин, Ю.А. Григорьев. – М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2018. – 607 c.
5. Глушаков, С. В. Сеть настраиваем своими руками / С.В. Глушаков, Т.С. Хачиров. – М.: Феникс, Фолио, 2020. – 102 c.
6. Гольдштейн Б. С., Гольдштейн А. Б. Технология и протоколы MPLS [Книга]. – Санкт-Петербург : БХВ, 2005.
7. Кенин, Александр Практическое руководство системного администратора / Александр Кенин. – М.: БХВ-Петербург, 2020. – 842 c.
8. Корячко, Вячеслав Петрович Анализ и проектирование маршрутов передачи данных в корпоративных сетях / Корячко Вячеслав Петрович. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 971 c.
9. Макеев С. А. Анализ протоколов маршрутизации в компьютерных сетях на основе имитационного моделирования / С. А. Макеев. – Санкт-Петербург : ИММОД, 2003. – 5 с.
10. Мельников, Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы. Стандарты. Интерфейсы. Модели / Д.А. Мельников. – М.: КУДИЦ-Образ, 2016. – 256 c.

Весь текст будет доступен после покупки