Маршрутизация как процесс

Содержание

Слайд 2

План лекции Понятие маршрутизации Классификация алгоритмов маршрутизации Типы алгоритмов маршрутизации Протоколы

План лекции

Понятие маршрутизации
Классификация алгоритмов маршрутизации
Типы алгоритмов маршрутизации
Протоколы маршрутизации RIP и OSNP
Устройство

маршрутизатора
Слайд 3

Начнём…

Начнём…

Слайд 4

Напоминание о топологии сетей Сеть в общем случае рассматривается как совокупность

Напоминание о топологии сетей

Сеть в общем случае рассматривается как совокупность

нескольких сетей и называется составной сетью или интерсетью (internetwork или internet). Сети, входящие в составную сеть, называются подсетями (subnet), составляющими сетями или просто сетями.
Подсети соединяются между собой маршрутизаторами.
Слайд 5

Пересылаемые пакеты данных Данные Заголовок сетевого уровня Пакет Заголовок сетевого уровня

Пересылаемые пакеты данных

Данные

Заголовок сетевого
уровня

Пакет

Заголовок сетевого уровня

Слайд 6

Понятие маршрутизации Маршрутизация – это процесс определения на основе данных из

Понятие маршрутизации

Маршрутизация – это процесс определения на основе данных из таблицы

маршрутизации оптимального пути от узла-источника к узлу-получателю в условиях избыточных связей.
Смысловые части маршрутизации
Процесс построения таблицы маршрутизации
Перенаправление отдельных пакетов
Слайд 7

Уровни работы маршрутизации Сетевой уровень (работа с таблицей маршрутизации, выбор выходного

Уровни работы маршрутизации

Сетевой уровень (работа с таблицей маршрутизации, выбор выходного порта

маршрутизатора для дальнейшей пересылки пакета)
Канальный уровень (проверка контрольной суммы заголовка пакета,определение МАС-адреса получателя, отправка пакета с учетом очередности, фрагментации и фильтрации)
Слайд 8

Интерпретация маршрутизации Сеть – лужайка для игры в гольф Пакет данных

Интерпретация маршрутизации

Сеть – лужайка для игры в гольф
Пакет данных -

мяч
Узел-получатель – лунка
Маршрутизация на сетевом уровне – игрок, решающий в какую лунку целиться
Маршрутизация на канальном уровне -клюшка
Слайд 9

Маршрутизация бывает Прямая Косвенная Доставкой пакета занимается сам узел-отправитель. Доставкой пакета занимается маршрутизатор.

Маршрутизация бывает

Прямая

Косвенная

Доставкой пакета занимается сам узел-отправитель.

Доставкой пакета занимается маршрутизатор.

Слайд 10

Прямая маршрутизация (в пределах одной локальной сети) APR 10.2.2.2 Я 10.2.2.2 ! Отправка пакета

Прямая маршрутизация (в пределах одной локальной сети)

APR 10.2.2.2

Я 10.2.2.2 !

Отправка пакета

Слайд 11

Косвенная маршрутизация (в Internet) 10.3.3.3

Косвенная маршрутизация (в Internet)

10.3.3.3

Слайд 12

Каждый узел в сети имеет свою собственную таблицу маршрутизации, которая содержит

Каждый узел в сети имеет свою собственную таблицу маршрутизации, которая содержит

записи для всех сетей, известных этому узлу.
Наиболее актуальными являются таблицы маршрутизации на маршрутизаторах
Вид таблицы маршрутизации
Слайд 13

Подходы к выбору маршрута Одношаговый(каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие

Подходы к выбору маршрута
Одношаговый(каждый маршрутизатор и конечный узел принимает участие в

выборе только одного шага передачи дейтаграммы)
Распределение задачи выбора маршрута
Снимает ограничение на максимальное количество маршрутизаторов в пути следования пакета
Протокол IP
От источника (путь передачи сообщения начинает вычисляться в момент отправки; чтобы любой узел сети мог определить путь пересылки сообщения к точке назначения, он должен обладать полной информацией о состоянии сети)
Снижает накладные расходы на обмен сообщениями
протокол PNNI в сетях ATM
Слайд 14

Источники записей в таблице маршрутизации

Источники записей в таблице маршрутизации

Слайд 15

Маршрутизатор как устройство доставки пакета Выходные физические порты маршрутизатора Сетевой адрес

Маршрутизатор как устройство доставки пакета

Выходные физические порты маршрутизатора

Сетевой адрес получателя
Просмотр записей

таблицы маршрутизации

Выбор выходного порта осуществляется протоколом маршрутизации на основе алгоритма маршрутизации.

Отправка пакета

Слайд 16

Алгоритмы маршрутизации

Алгоритмы маршрутизации

Слайд 17

Основные требования к алгоритмам маршрутизации Оптимальность выбора маршрута Экономичность реализации Устойчивость Быстрая сходимость Гибкость реализации

Основные требования к алгоритмам маршрутизации

Оптимальность выбора маршрута
Экономичность реализации
Устойчивость
Быстрая

сходимость
Гибкость реализации
Слайд 18

Оптимальность Оптимальность, вероятно, является самой общей целью разработки. Она характеризует способность

Оптимальность

Оптимальность, вероятно, является самой общей целью разработки. Она характеризует способность

алгоритма маршрутизации выбирать "наилучший" маршрут. Наилучший маршрут зависит от показателей и от "веса" этих показателей, используемых при проведении расчета.
Слайд 19

Возможные метрики критерия оптимальности Длина маршрута (количество пересылок пакета или цена

Возможные метрики критерия оптимальности

Длина маршрута
(количество пересылок пакета или цена

на каждый канал связи)
Надежность маршрута
(надежность, например, отказоустойчивость каналов передачи)
Ширина полосы пропускания
(мощность трафика каналов передачи)
Задержка при передаче пакетов
(задержка-отрезов времени,необходимый для передвижения пакета от источника до получателя через объединенную сеть. Эта метрика сочетает в себе почти все другие метрики и является наиболее общим показателем стоимости пути)
Слайд 20

Конфликт между оптимальностью и справедливостью маршрута Необходим компромисс между справедливым выделением

Конфликт между оптимальностью и справедливостью маршрута

Необходим компромисс между справедливым выделением трафика

всем станциям и оптимальным использованием канала в глобальной сети.
Слайд 21

Экономичность реализации Алгоритм маршрутизации должен эффективно обеспечивать свои функциональные возможности, с

Экономичность реализации

Алгоритм маршрутизации должен эффективно обеспечивать свои функциональные возможности, с минимальными

затратами программного обеспечения и коэффициентом использования. Особенно важна эффективность в том случае, когда программа, реализующая алгоритм маршрутизации, должна работать в компьютере с ограниченными физическими ресурсами.
Слайд 22

Устойчивость Алгоритмы маршрутизации должны обладать устойчивостью. Другими словами, они должны четко

Устойчивость

Алгоритмы маршрутизации должны обладать устойчивостью. Другими словами, они должны четко функционировать

в случае неординарных или непредвиденных обстоятельств, таких как отказы аппаратуры, условия высокой нагрузки и некорректные реализации. Т.к. маршрутизаторы расположены в узловых точках сети, их отказ может вызвать значительные проблемы.
Часто наилучшими алгоритмами маршрутизации оказываются те, которые выдержали испытание временем и доказали свою надежность в различных условиях работы сети.
Слайд 23

Сходимость Это процесс согласования между маршрутизаторами информации о топологии сети Это

Сходимость

Это процесс согласования между маршрутизаторами информации о топологии сети
Это процесс соглашения

между всеми маршрутизаторами по оптимальным маршрутам
Когда какое-нибудь событие в сети приводит к тому, что маршруты или отвергаются, или становятся недоступными, маршрутизаторы рассылают сообщения об обновлении маршрутизации. Сообщения об обновлении маршрутизации пронизывают сети, стимулируя пересчет оптимальных путей и, в конечном итоге, вынуждая все маршрутизаторы придти к соглашению по этим маршрутам
Алгоритмы маршрутизации, которые сходятся медленно, могут привести к образованию петель маршрутизации или выходам из строя сети.
Слайд 24

Пример сети с петлей маршрутизации Пакет будет продолжать передаваться от R1

Пример сети с петлей маршрутизации

Пакет будет продолжать передаваться от R1 к

R2 , пока маршрутизатор R2 не получит корректировку маршрутизации, или пока число коммутаций данного пакета не превысит допустимого максимального числа.
Слайд 25

Алгоритмы маршрутизации Статические и динамические

Алгоритмы маршрутизации

Статические и динамические

Слайд 26

Статическая маршрутизация В таких алгоритмах все записи в таблице маршрутизации являются

Статическая маршрутизация

В таких алгоритмах все записи в таблице маршрутизации являются фиксированными.


Администратор сети руками прописывает таблицу маршрутизации.
Таблица, как правило, создаётся в процессе загрузки, в дальнейшем она используется без изменений до тех пор, пока её содержимое не будет отредактировано вручную.
Различают одномаршрутные и многомаршрутные таблицы.
Алгоритм статической маршрутизации приемлем только в небольших сетях с простой топологией.
Может быть эффективно использован для работы на магистралях крупных сетей.
Слайд 27

Динамические алгоритмы Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются к изменяющимся обстоятельствам сети в

Динамические алгоритмы

Динамические алгоритмы маршрутизации подстраиваются к изменяющимся обстоятельствам сети в масштабе

реального времени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщений об обновлении маршрутизации.
Динамические алгоритмы различаются по способу получения информации о состоянии сети, времени изменения маршрутов и используемым показателям оценки маршрута.
Слайд 28

Динамическая маршрутизация сложный процесс, включающий: Формирование маршрутов, осуществляемое с помощью алгоритмов

Динамическая маршрутизация

сложный процесс, включающий:
Формирование маршрутов, осуществляемое с помощью алгоритмов маршрутизации путём

составления в каждом узле коммутации таблиц маршрутов пакетов
Реализацию маршрутов, представляющую собой процесс управления пакетами при движении их по подсети связи до требуемого места назначения, осуществляемую с помощью специальных протоколов сетевого уровня
Контроль состояния сети, в том числе анализ топологии сети, структуры потоков и задержек в узлах коммутации
Передачу информации о состоянии сети, используемую для корректировки таблиц маршрутов
Корректировку самих маршрутов
Слайд 29

Виды динамической маршрутизации (в зависимости от стратегии корректировки маршрутов) Централизованная (каждый

Виды динамической маршрутизации (в зависимости от стратегии корректировки маршрутов)

Централизованная (каждый узел сети

подготавливает и в определенный момент передаёт менеджеру сети информацию о своей загрузке. На основании этой информации менеждер составляет глобальную картину состояния сети, используемую для определения наилучших маршрутов следования)
Распределенная(каждый узел коммутации сам формирует свою таблицу маршрутов, используя для этого информацию, получаемую от всех узлов, находящихся на возможных путях к получателю.Узлы обмениваются информацией о своем состоянии, временных задержках и очередях пакетов)
Локальная (Узел коммутации практически сам выбирает маршруты передачи пакетов, не получая информации от других узлов. Таблицы маршрутов загружаются заранее, централизованным способом)
Слайд 30

Алгоритмы маршрутизации Статические или динамические Одномаршрутные или многомаршрутные

Алгоритмы маршрутизации

Статические или динамические
Одномаршрутные или многомаршрутные

Слайд 31

Одномаршрутные или многомаршрутные алгоритмы Одномаршрутные алгоритмы определяют только один маршрут. Он

Одномаршрутные или многомаршрутные алгоритмы

Одномаршрутные алгоритмы определяют только один маршрут. Он не

всегда оказывается оптимальным.
Многомаршрутные алгоритмы предлагают несколько маршрутов к одному и тому же получателю. Преимущества многомаршрутных алгоритмов очевидны – они могут обеспечить значительно большую пропускную способность и надежность, так как делают возможной мультиплексную передачу трафика по многочисленным линиям.
Слайд 32

Алгоритмы маршрутизации Статические или динамические Одномаршрутные или многомаршрутные Одноуровневые или иерархические

Алгоритмы маршрутизации

Статические или динамические
Одномаршрутные или многомаршрутные
Одноуровневые или иерархические

Слайд 33

Одноуровневые или иерархические алгоритмы Алгоритмы маршрутизации могут работать в сетях работать

Одноуровневые или иерархические алгоритмы

Алгоритмы маршрутизации могут работать в сетях работать

в сетях с одноуровневой или иерархической архитектурой.
В одноуровневой сети все её фрагменты имеют одинаковый приоритет, что, как правило, обусловлено схожестью их функционального назначения.
Иерархическая сеть содержит подсети (фрагменты сети). В таких сетях одни маршрутизаторы служат для связи внутри фрагментов сети, другие – для передачи пакетов между фрагментами.
Иерархическая структура позволяет значительно упростиь процесс управления сетью, облегчает изоляцию сегментов.
Слайд 34

Алгоритмы маршрутизации Статические или динамические Одномаршрутные или многомаршрутные Одноуровневые или иерархические Внутридоменные или междоменные

Алгоритмы маршрутизации

Статические или динамические
Одномаршрутные или многомаршрутные
Одноуровневые или иерархические
Внутридоменные или междоменные

Слайд 35

Понятие домена

Понятие домена

Слайд 36

Внутридоменные или междоменные алгоритмы Пусть домен-это область маршрутизации, в которой работает

Внутридоменные или междоменные алгоритмы

Пусть домен-это область маршрутизации, в которой работает один

или несколько протоколов маршрутизации.
Некоторые алгоритмы маршрутизации действуют только в пределах своих доменов; другие – как в пределах своих доменов, так и в смежных с ними.
Междоменная маршрутизация применяется , если необходимо обеспечить связь между доменами с разными протоколами.
Слайд 37

Алгоритмы маршрутизации Статические или динамические Одномаршрутные или многомаршрутные Одноуровневые или иерархические

Алгоритмы маршрутизации

Статические или динамические
Одномаршрутные или многомаршрутные
Одноуровневые или иерархические
Внутридоменные или междоменные
С интеллектом

в главной ВМ или в маршрутизаторе
Слайд 38

Алгоритмы с интеллектом в главной ВМ или в маршрутизаторе Некоторые алгоритмы

Алгоритмы с интеллектом в главной ВМ или в маршрутизаторе

Некоторые алгоритмы маршрутизации

предполагают, что конечный узел источника определяет весь маршрут. Обычно это называют маршрутизацией от источника.
Другие алгоритмы предполагают, что главные вычислительные машины ничего не знают о маршрутах. При использовании этих алгоритмов маршрутизаторы определяют маршрут через объединенную сеть, базируясь на своих собственных расчетах. В первой системе, рассмотренной выше, интеллект маршрутизации находится в главной вычислительной машине. В системе, рассмотренной во втором случае, интеллектом маршрутизации наделены маршрутизаторы.
Слайд 39

Общая иерархия алгоритмов маршрутизации

Общая иерархия алгоритмов маршрутизации

Слайд 40

Простые алгоритмы маршрутизации Случайная маршрутизация (дейтаграммы передаются в любом случайном направлении,

Простые алгоритмы маршрутизации

Случайная маршрутизация (дейтаграммы передаются в любом случайном направлении, кроме

исходного)
Лавинная маршрутизация (дейтаграммы передаются во всех направлениях, кроме исходного)
Маршрутизация по предыдущему опыту (таблица маршрутизации составляется на основании данных, содержащихся в проходящих через маршрутизатор дейтаграммах)
Слайд 41

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации Пусть в сети с

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации
Пусть в сети с заданной

топологией необходимо послать пакет от PC1 до PC2.
Слайд 42

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации Шаг 1 PC1 посылает

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации
Шаг 1
PC1 посылает пакет PC2.

Он попадает на маршрутизатор R1,который рассылает этот пакет по всем имеющимся у него связям, кроме той, по которой был получен пакет- маршрутизаторам R2 и R3.
Слайд 43

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации Шаг 2 Маршрутизаторы R2

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации
Шаг 2
Маршрутизаторы R2 и R3

также рассылают пакет по имеющимся у них связям, кроме тех,по которым был получен пакет от R1.
Слайд 44

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации Шаг 3 Исходный пакет

Пример посылки пакета по методу лавинной маршрутизации
Шаг 3
Исходный пакет через H2

попадает к компьютеру-получателю. А в это время маршрутизатор R4 посылает пакет дальше к PC8.R3(только что получивший пакет от R2) дальше рассылает пакет, то же делает и R3.
Таким образом, искомый получатель уже давно получил требуемый пакет, а его копии все еще бродят по сети.
Слайд 45

Лавинная маршрутизация В связи с этим возникают следующие Способы ограничения тиражируемых

Лавинная маршрутизация

В связи с этим возникают следующие
Способы ограничения тиражируемых пакетов
Помещение

в заголовок пакета счетчика
преодоленных им транзитных участков,
уменьшающийся при прохождении каждого следующего
узла. Если счетчик равен нулю –пакет удаляется.
Учет проходящих через маршрутизатор пакетов
( список маршрутизаторов-источников), фактически,
удаление пакета при повторном прохождении его через
один и тот же узел.
Слайд 46

Применение лавинного метода Несмотря на свою непрактичность, алгоритм находит применение в:

Применение лавинного метода

Несмотря на свою непрактичность, алгоритм находит применение в:

военных приложениях
распределенных базах данных
эталонных тестированиях других алгоритмов выбора маршрута
Слайд 47

Маршрутизация по предыдущему опыту Пакеты дополнительно снабжаются счетчиком пройденных узлов, на

Маршрутизация по предыдущему опыту

Пакеты дополнительно снабжаются счетчиком пройденных узлов, на основании

содержимого которого формируется адрес следующего узла на пути следования пакета к получателю.
Таким образом, на начальном этапе маршрутизации путь следования пакетов может определяться случайным образом и способом лавинного заполнения пакетов, а затем, по мере прохождения следующих пакетов, путь их следования корректируется.
После прохождения первого пакета по какому-то маршруту в каждом узле коммутации сохраняется информация об адресе отправителя, получателя, предыдущем узле и числе пройденных узлов.
При поступлении пакета с теми же значениями адресов отправителя и получателя, но с меньшим значением счетчика пройденных узлов, осуществляется корректировка маршрута в узлах коммутации.
Слайд 48

Протоколы маршрутизации

Протоколы маршрутизации

Слайд 49

Протоколы маршрутизации Определение маршрута передачи данных происходит программно. Соответствующие программные средства

Протоколы маршрутизации

Определение маршрута передачи данных происходит программно. Соответствующие программные средства

носят название протоколов.
Протоколы зависят от алгоритма маршрутизации, который они используют, и от операционной среды, в которой они функционируют.
протоколы маршрутизации, обменивающиеся информацией о сети:
Routing Information Protocol (RIP)
Open Shortest Path First (OSPF)
Integrated Intermediate System to Intermediate System( IS-IS)
Exterior Gateway Protocol (EGP)
Border Gateway Protocol (BGP)
Слайд 50

Типы протоколов Классификация протоколов на основе типа реализуемого алгоритма определения оптимального

Типы протоколов

Классификация протоколов на основе типа реализуемого алгоритма определения оптимального

маршрута:
протоколы вектора расстояний
RIP IP,RIP IPX, AppleTalk RTMP, Cisco IGRP
протоколы состояния канала
OSPF, IS-IS, Novell NLSP, Cisco EIGRP
протоколы политики маршрутизации
BGP , EGP
протоколы на статических алгоритмов
LAT(Local Area Transport),протокол подключения терминала и NetBIOS. Обычно с этими протоколами работают мосты
Слайд 51

Внутренние и внешние протоколы маршрутизации Internet В структуре сети Internet изначально

Внутренние и внешние протоколы маршрутизации Internet

В структуре сети Internet изначально

выделяют магистральную сеть (core backbone network) и автономные системы (AS – autonomous systems).
Шлюзы (маршрутизаторы), используемые для образования сетей и подсетей внутри автономной системы, называют внутренними (interior gateways), а шлюзы, с помощью которых автономные системы подсоединяются к магистрали сети – внешними (exterior gateways).
Протоколы маршрутизации внутри автономных систем называются протоколами внутренних шлюзов (interior gateway protocol, IGP), а протоколы, определяющие обмен маршрутной информацией между внешними шлюзами и шлюзами магистральной сети – протоколами внешних шлюзов (exterior gateway protocol, EGP и border gateway protocol, BGP)
Слайд 52

Протокол RIP

Протокол RIP

<протокол вектора расстояний>

Слайд 53

Протокол RIP Протокол RIP впервые появился в 1982 году как часть

Протокол RIP

Протокол RIP впервые появился в 1982 году как часть протокола

TCP/IP для UNIX. Он был одним из первых протоков обмена маршрутной информацией между маршрутизаторами в IP-сетях.
Протокол RIP стал стандартным протоколом маршрутизации внутри отдельной автономной системы (АС), хотя он существенно ограничивает размер автономной системы. Это связано с тем, что протокол RIP не поддерживает длинные пути, которые содержат более 15 переходов.
Протокол RIP использует алгоритм длины вектора.
Суть алгоритма в том, что каждый маршрутизатор может вычислить самый короткий маршрут и соответствующее расстояние до каждой сети.
Каждый маршрутизатор выбирает ближайший соседний маршрутизатор, который расположен на этом самом коротком пути до получателя.
Самый короткий маршрут вычисляется по уравнению динамического программирования Форда-Беллмана, где в качестве критерия минимизации выбирается стоимость маршрута.
Стоимость вычисляется по информации, имеющейся в таблицах маршрутизации всех соседних маршрутизаторов(маршрутизаторы регулярно обмениваются между собой таблицами маршрутизации)
Протокол RIP использует в качестве метрики маршрута количество переходов (фактически, число маршрутизаторов), которые должна миновать дейтаграмма, прежде чем достигнет получателя.
Слайд 54

Протокол маршрутизации RIP (протокол вектора расстояний) Формат таблицы маршрутизации протокола RIP

Протокол маршрутизации RIP (протокол вектора расстояний)

Формат таблицы маршрутизации протокола RIP

Первым двум полям

записи мы обязаны появлению термина вектор состояния, так как место назначения пакета – это направление вектора, а метрика – его длина.
Периодически (раз в 30 сек) каждый маршрутизатор посылает широковещательно копию своей маршрутной таблицы всем соседям-маршрутизаторам, с которыми связан непосредственно. Маршрутизатор-получатель просматривает таблицу. Если в таблице присутствует новый путь или сообщение о более коротком маршруте, или произошли изменения длин пути, эти изменения фиксируются получателем в своей маршрутной таблице.
Слайд 55

Типы ошибок Протокол RIP должен быть способен обрабатывать три типа ошибок:

Типы ошибок

Протокол RIP должен быть способен обрабатывать три типа ошибок:
Циклические маршруты.

Так как в протоколе нет механизмов выявления замкнутых маршрутов, необходимо либо слепо верить партнерам, либо принимать меры для блокировки такой возможности.
Для подавления нестабильностей RIP должен использовать малое значение максимально возможного числа шагов (<16).
Медленное распространение маршрутной информации по сети создает проблемы при динамичном изменении маршрутной ситуации (система не поспевает за изменениями). Малое предельное значение метрики улучшает сходимость, но не устраняет проблему.
Слайд 56

Петля маршрутизации Несоответствие маршрутной таблицы реальной ситуации типично не только для

Петля маршрутизации

Несоответствие маршрутной таблицы реальной ситуации типично не только для RIP,

но характерно для всех протоколов, базирующихся на векторе расстояния, где информационные сообщения актуализации несут в себе только пары кодов: адрес места назначение и расстояние до него. Пояснение проблемы дано на рисунке ниже.
На верхней части рисунка показана ситуация, когда маршрутизаторы указывают маршрут до сети в соответствии со стрелками. На нижней части связь на участке GW1 <Сеть a> оборвана, а GW2 по-прежнему продолжает оповещать о ее доступности с числом шагов, равным 2. При этом GW1, восприняв эту информацию (если GW2 успел передать свою маршрутную информацию раньше GW1), может перенаправить пакеты, адресованные сети А, на GW2, а в своей маршрутной таблице будет характеризовать путь до сети А метрикой 3. При этом формируется замкнутая петля маршрутов. Последующая широковещательная передача маршрутных данных GW1 и GW2 не решит эту проблему быстро. Так после очередного обмена путь от gw2 до сети А будет характеризоваться метрикой 5. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока метрика не станет равной 16, а это займет слишком много циклов обмена маршрутной информацией.
Слайд 57

Проблема может быть решена следующим образом. Маршрутизатор запоминает, через какой интерфейс

Проблема может быть решена следующим образом.
Маршрутизатор запоминает, через какой интерфейс

получена маршрутная информация, и через этот интерфейс эту информацию уже не передает.
В рассмотренном выше примере GW2 не станет посылать информацию о пути к сети А маршрутизатору GW1, от которого он получил эти данные. В этом случае в маршрутной таблице GW1 путь до А исчезнет сразу. Остальные маршрутизаторы узнают о недостижимости сети А через несколько циклов. Существуют и другие пути преодоления медленных переходных процессов. Если производится оповещение о коротком пути, все узлы-получатели воспринимают эти данные немедленно. Если же маршрутизатор закрывает какой-то путь, его отмена фиксируется остальными лишь по тайм-ауту.
Универсальным методом исключения ошибок при маршрутизации является использование достаточно большой выдержки, перед тем как использовать информацию об изменении маршрутов. В этом случае к моменту изменения маршрута эта информация станет доступной всем участникам процесса маршрутизации. Но все перечисленные методы и некоторые другие известные алгоритмы, решая одну проблему, часто вносят другие.
Многие из этих методов могут при определенных условиях вызвать лавину широковещательных сообщений, что также дезорганизует сеть. Именно малая скорость установления маршрутов в RIP (и других протоколах, ориентированных на вектор расстояния) и является причиной их постепенного вытеснения другими протоколами.
Слайд 58

Формат сообщения RIP Поле Команда может иметь значения: 1-запрос на получение

Формат сообщения RIP

Поле Команда может иметь значения:
1-запрос на получение частичной

или полной маршрутной информации
2-отклик,содержащий информацию о расстояниях из маршрутной таблицы отправителя
3-включение режима трассировки (устарело)
4-выключение режима трассировки (устарело)
5-6 зарезервированы для внутренних целей Sun Microsystems
Поле Версия для RIP равно 1.
Поле Набор протоколов сети определяет набор протоколов, которые используются в соответствующей сети (для Интернет это поле имеет значение 2).
Поле Расстояние до сети содержит целое число шагов (от 1 до 15) до данной сети. В одном сообщении может присутствовать информация о 25 маршрутах.
При реализации RIP можно выделить следующие режимы:
Инициализация, определение всех "живых" интерфейсов путем посылки запросов, получение таблиц маршрутизации от других маршрутизаторов. Часто используются широковещательные запросы.
Получен запрос. В зависимости от типа запроса высылается адресату полная таблица маршрутизации, или проводится индивидуальная обработка.
Получен отклик. Проводится коррекция таблицы маршрутизации (удаление, исправление, добавление).
Слайд 59

Обновление RIP-таблицы маршрутизации Когда сообщения об обновлении маршрута приходят на маршрутизатор,

Обновление RIP-таблицы маршрутизации

Когда сообщения об обновлении маршрута приходят на маршрутизатор,

он обновляет свою таблицу маршрутизации в соответсвии со следующими правилами:
Если новое количество переходов меньше, чем текущее(для конкретной записи), маршрутизатор примет новый маршрут.
Если передающий маршрутизатор является источником информации для существующей записи, то принявший сообщение маршрутизатор будет использовать новое значение количества переходов, даже если оно больше, чем старое.
Слайд 60

Протокол OSPF

Протокол OSPF

<протокол состояния каналов>

Слайд 61

Протокол OSPF Протокол OSPF(Open Shortest Path First) принят в 1991 году.

Протокол OSPF

Протокол OSPF(Open Shortest Path First) принят в 1991 году. Он

ориентирован на применение в больших распределенных сетях.
OSPF вычисляет маршруты в сетях IP, работая совместно с другими протоколами обмена маршрутной информацией.
Протокол основан на алгоритме состояния канала.
Суть этого алгоритма состоит в том, что он должен вычислить кратчайший путь. При этом “кратчайший” не означает, что путь физически короче.
Маршрутизатор отправляет запросы всем соседним маршрутизаторам,находящимся с ним в одном домене маршрутизации, для выявления состояния каналов до них и далее от них.
Состояние канала характеризуется несколькими параметрами – метриками.
Обобщим полученные сведения, этот маршрутизатор сообщает их всем соседям.
Далее маршрутизатор строит кратчайший путь.
По совокупности информации(полученной и вычисленной) создается таблица маршрутизации.
Слайд 62

Области OSPF Протокол OSPF вводит понятие области маршрутизации. Большая сеть как

Области OSPF

Протокол OSPF вводит понятие области маршрутизации.
Большая сеть как бы разбивается

на несколько областей с независимой маршрутизацией.
Маршрутизаторы внутри одной области не обмениваются информацией с маршрутизаторами другой области
Это сокращает объем служебной информации и размер баз данных маршрутизаторов.
Области OSPF связываются друг с другом с помощью специально выделенных маршрутизаторов, которые должны содержать базу данных с информацией об обеих областях.Они работают как фильтры сообщений маршрутизации,не выпуская их из области

Пример выделения областей при OSPF маршрутизации в автономной системе
(М - маршрутизаторы; c - сети).

Маршрутизаторы М4 и М2 выполняют функции опорной сети для других областей. В выделенных областях может быть любое число маршрутизаторов. Более толстыми линиями выделены связи с другими автономными системами.

Слайд 63

Формат сообщения OSPF Поле Версия определяет версию протокола (= 2). Поле

Формат сообщения OSPF

Поле Версия определяет версию протокола (= 2).
Поле Тип

идентифицирует функцию сообщения как:
1- Hello (используется для проверки доступности маршрутизатора)
2-описание базы данных (топология сети)
3-запрос состояния канала
4-изменение состояния канала
5-подтверждение получения сообщения о статусе канала
Поле Длина пакета определяет длину блока в октетах, включая заголовок.
Идентификатор области - 32-битный код, идентифицирующий область, которой данный пакет принадлежит. Все OSPF-пакеты ассоциируются с той или иной областью. Большинство из них не преодолевает более одного шага. Пакеты, путешествующие по виртуальным каналам, помечаются идентификатором опорной области (backbone) 0.0.0.0.
Поле Контрольная сумма содержит контрольную сумму IP-пакета, включая поле типа идентификации. Контрольное суммирование производится по модулю 1.
Поле Тип идентификации может принимать значения 0 при отсутствии контроля доступа, и 1 при наличии контроля. В дальнейшем функции поля будут расширены.
Слайд 64

HELLO-сообщения Важную функцию в OSPF-сообщениях выполняет одно-октетное поле опции, оно присутствует

HELLO-сообщения

Важную функцию в OSPF-сообщениях выполняет одно-октетное поле опции, оно присутствует в

сообщениях типа Hello, объявление состояния канала и описание базы данных. Особую роль в этом поле играют младшие биты E и Т:
Бит E характеризует возможность внешней маршрутизации и имеет значение только в сообщениях типа Hello, в остальных сообщениях этот бит должен быть обнулен. Если E=0, то данный маршрутизатор не будет посылать или принимать маршрутную информацию от внешних автономных систем. Бит T определяет сервисные возможности маршрутизатора (TOS). Если T=0, это означает, что маршрутизатор поддерживает только один вид услуг (TOS=0) и он не пригоден для маршрутизации с учетом вида услуг. Такие маршрутизаторы, как правило, не используются для транзитного трафика.
Протокол OSPF использует сообщение типа Hello для взаимообмена данными между соседними маршрутизаторами. Структура пакетов этого типа изображена на рисунке справа.

Hello- широковещательные сообщения для получени статусной информации.

224.0.0.5 для всех маршрутизаторов
224.0.0.6 для выделенного маршрутизатора

Слайд 65

Обмен сообщениями Маршрутизаторы обмениваются сообщениями из баз данных OSPF, чтобы инициализировать,

Обмен сообщениями

Маршрутизаторы обмениваются сообщениями из баз данных OSPF, чтобы инициализировать, а

в дальнейшем актуализовать свои базы данных, характеризующие топологию сети. Обмен происходит в режиме клиент-сервер. Клиент подтверждает получение каждого сообщения. Формат пересылки записей из базы данных представлен на рисунке.
Поля, начиная с Тип канала, повторяются для каждого описания канала. Так как размер базы данных может быть велик,её содержимое может пересылаться по частям. Для реализации этого используются биты I и M.Бит I устанавливается в 1 в стартовом сообщении, а бит M принимает единичное состояние для сообщения, которые являются продолжением. Бит S определяет то, кем послано сообщение(S=1 для сервера, S=0 для клиента, этот бит иногда имеет имя MS).
Поле Номер сообщения по порядку служит для контроля пропущенных блоков. Первое сообщение содержит в этом поле случайное целое число M, последующее M+1,M+2,… M+L.
Слайд 66

Обмен сообщениями Поле Тип канала может принимать значения: 1-описние каналов маршрутизатора,

Обмен сообщениями

Поле Тип канала может принимать значения:
1-описние каналов маршрутизатора, то есть

состояния его интерфейсов
2-описание сетевых каналов. Это перечень маршрутизаторов непосредственно связанных с сетью.
3-4-Сводное описание каналов, куда входят маршруты между отдельными областями сети. Эта информация поступает от пограничных маршрутизаторов этих зон. Тип 3 приписан маршрутам, ведущим к сетям, а тип 4 характеризует маршруты, ведущие к пограничным маршрутизаторам автономной системы.
5-описание внешних связей автономных систем
Поле Идентификатор канала определяет его характер, в зависимости от этого идентификатором может быть IP-адрес маршрутизатора или сети.
Маршрутизатор, рекламирующий канал определяет адрес этого маршрутизатора.
Поле Порядковый номер канала позволяет маршрутизатору контролировать порядок прихода сообщений и их потерю.
Поле Возраст канала определяет время в секундах с момента установления связи.
Слайд 67

Обмен сообщениями Сообщения об изменениях маршрутов могут быть вызваны следующими причинами:

Обмен сообщениями

Сообщения об изменениях маршрутов могут быть вызваны следующими причинами:

1. Возраст маршрута достиг предельного значения (lsrefreshtime). 2. Изменилось состояние интерфейса. 3. Произошли изменения в маршрутизаторе сети. 4. Произошло изменение состояния одного из соседних
маршрутизаторов. 5. Изменилось состояние одного из внутренних маршрутов
(появление нового, исчезновение старого и т.д.) 6. Изменение состояния межзонного маршрута. 7. Появление нового маршрутизатора, подключенного к сети. 8. Вариация виртуального маршрута одним из маршрутизаторов. 9. Возникли изменения одного из внешних маршрутов. 10. Маршрутизатор перестал быть пограничным для данной
автономной системы (например, перезагрузился).
Слайд 68

Маршрутная таблица OSPF содержит в себе IP-адрес места назначения и маску

Маршрутная таблица OSPF содержит в себе

IP-адрес места назначения и маску
тип места

назначения (сеть, граничный маршрутизатор и т.д.)
тип функции (возможен набор маршрутизаторов для каждой из функций TOS)
область (описывает область, связь с которой ведет к цели, возможно несколько записей данного типа, если области действия граничных маршрутизаторов перекрываются)
тип пути (характеризует путь как внутренний, межобластной или внешний, ведущий к AS)
цена маршрута до цели
очередной маршрутизатор, куда следует послать дейтаграмму
объявляющий маршрутизатор (используется для межобластных обменов и для связей автономных систем друг с другом)
Слайд 69

Характеристика OSPF-протокола Преимущества OSPF: Для каждого адреса может быть несколько маршрутных

Характеристика OSPF-протокола

Преимущества OSPF:
Для каждого адреса может быть несколько маршрутных таблиц, по

одной на каждый вид IP-операции (TOS).
Каждому интерфейсу присваивается безразмерная цена, учитывающая пропускную способность, время транспортировки сообщения. Для каждой IP-операции может быть присвоена своя цена (коэффициент качества).
При существовании эквивалентных маршрутов OSFP распределяет поток равномерно по этим маршрутам.
Поддерживается адресация подсетей (разные маски для разных маршрутов).
При связи точка-точка не требуется IP-адрес для каждого из концов. (Экономия адресов!)
Применение мультикастинга вместо широковещательных сообщений снижает загрузку не вовлеченных сегментов.
Обладает большой сходимостью, поэтому предотвращает возникновение петель маршрутизации
Протокол поддерживает области маршрутизации.Это позволяет администраторам разделять автономную систему на отдельные части с изоляцией сетевого трафика и маршрутизации
Процесс аутентификации при обмене информацией между маршрутизаторами
Недостатки:
Трудно получить информацию о предпочтительности каналов для узлов, поддерживающих другие протоколы, или со статической маршрутизацией.
OSPF является лишь внутренним протоколом.
Слайд 70

Протокол BGP

Протокол BGP

<протокол политики маршрутизации>

Слайд 71

BGP BGP отличается от RIP и OSPF тем, что использует TCP

BGP

BGP отличается от RIP и OSPF тем, что использует TCP в

качестве транспортного протокола. Две системы, использующие BGP, связываются друг с другом и пересылают посредством TCP полные таблицы маршрутизации. В дальнейшем обмен идет только в случае каких-то изменений. ЭВМ, использующая BGP, не обязательно является маршрутизатором. Сообщения обрабатываются только после того, как они полностью получены.
BGP является протоколом, ориентирующимся на вектор расстояния. BGP регулярно (каждые 30сек) посылает соседям TCP-сообщения, подтверждающие, что узел жив (это не тоже самое что "Keepalive" функция в TCP).
Если два BGP-маршрутизатора попытаются установить связь друг с другом одновременно, такие две связи могут быть установлены. Такая ситуация называется столкновением, одна из связей должна быть ликвидирована.
Слайд 72

Другие протоколы ES-IS (End system to Intermediate system protocol) Протокол OSI,

Другие протоколы

ES-IS (End system to Intermediate system protocol)
Протокол OSI, при

котором конечная система анонсирует сама себя системе-посреднику (intermediate system).
IS-IS: Intermediate System to Intermediate System protocol
Протокол OSI, с помощью которого промежуточные системы (intermediate systems) обмениваются информацией о маршрутизации.
DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)
Групповой протокол маршрутизации, базирующийся на RIP IP (RFC 1075). В настоящее время наибольший объем группового трафика передается с помощью данного протокола. Однако, в силу заложенных в него ограничений он не применим как базовый протокол в больших распределенных сетях.
Слайд 73

Другие протоколы MOSPF (Multicast Open Shortest Path First) Групповой протокол маршрутизации,

Другие протоколы

MOSPF (Multicast Open Shortest Path First) Групповой протокол маршрутизации, базирующийся

на OSPF (RFC 1584). Позволяет использовать маршрутизатору свою базу данных сотояния канала для построения деревьев доставки и последующей маршрутизации группового трафика. В настоящее время является наиболее оптимальным протоколом передачи группового трафика в больших распределенных сети.
PIM (Protocol Independent Multicast) Групповой протокол маршрутизации. При своей работе требует применения одного из протоколов маршрутизации, относящегося или к классу IGP (RIP, OSPF и т.д.), или к EGP. Протокол поддерживает два режима для различных сред: PIM DM и PIM SM. Является конкурентом протоколу MOSPF в больших распределенных сетях. Однако, он довольно сложен в применении и, кроме того, находится пока на стадии доработки.
Слайд 74

Маршрутизатор

Маршрутизатор

Слайд 75

Маршрутизаторы Маршрутизатор – это устройство сетевого уровня на эталонной модели OSI,

Маршрутизаторы

Маршрутизатор – это устройство сетевого уровня на эталонной модели OSI,

использующее одну и более метрик для определения оптимального пути передачи сетевого трафика на основании информации сетевого уровня.
Функции маршрутизатора:
Чтение заголовков пакетов сетевых протоколов
Построение таблицы маршрутизации
Определение на её основе маршрута
Буферизация
Фрагментация
Фильтрация поступающих пакетов
Поддержка сетевых интерфейсов
Слайд 76

Выбор пути маршрутизатором Когда маршрутизатор получает пакет, он считывает адрес назначения

Выбор пути маршрутизатором

Когда маршрутизатор получает пакет, он считывает адрес назначения

и определяет по какому маршруту отправить пакет.
Выбор маршрута зависит от:
применяемой системы измерения длины маршрута(его метрики)
маршрутизируемого протокола высокого уровня
топологии сети
Слайд 77

Структура маршрутизатора Уровень протокола маршрутизации Уровень сетевого протокола Уровень интерфейсов Порт

Структура маршрутизатора

Уровень
протокола
маршрутизации

Уровень сетевого протокола

Уровень интерфейсов

Порт 1
Ethernet

Порт 2
Ethernet

Порт 3
Token Ring

Порт 4


V.35 (X.25, frame relay, ISDN)
Слайд 78

Функции маршрутизатора на уровне интерфейса Обеспечивание физического интерфейса со СПД: согласование

Функции маршрутизатора на уровне интерфейса

Обеспечивание физического интерфейса со СПД:
согласование уровней электрических

сигналов
линейное и логическое кодирование
оснащение определённым типом разъёма
Физический интерфейс –комбинация портов для подсоединения ЛВС и ГВС. С каждым интерфейсом неразрывно связан определённый протокол канального уровня – например,Ethernet, Token Ring, FDDI.
Разница между интерфейсами ЛВС и ГВС объясняется тем, что технологии локальных сетей работают по собственным стандартам физического уровня, поэтому интерфейс для ЛВС есть сочетание физического и канального уровней.
Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде(если это необходимо),формирование битовых сигналов, рием кадра, подсчет его контрольной суммы и передачу поля данных кадра верхнему уровню, в случае если контрольная сумма имеет корректное значение.
Слайд 79

Функции маршрутизатора на уровне сетевого протокола Сетевой протокол извлекает из пакета

Функции маршрутизатора на уровне сетевого протокола

Сетевой протокол извлекает из пакета заголовок

сетевого уровня и анализирует содержимое его полей:
проверка контрольной суммы
проверка времени жизни пакета
На сетевом уровне выполняется фильтрация трафика. Маршрутизаторы, ПО которых содержит модуль сетевого протокола, способны производить разбор и анализ отдельных полей пакета. Они оснащаются развитыми средствами пользовательского интерфейса, которые позволяют администратору без особых усилий задавать сложные правила фильтрации.
Организация очереди пакетов
Определение маршрута пакета
С сетевого уровня пакет, локальный адрес следующего маршрутизатора и номер порта маршрутизатора передаются канальному уровню. На основании указанного номера порта осуществляется коммутация с одним из интерфейсов маршрутизатора, средствами которого выполняется упаковка пакета в кадр соответствующего формата.
Слайд 80

Функции маршрутизатора на уровне протоколов маршрутизации Построением и поддержкой таблицы маршрутизации

Функции маршрутизатора на уровне протоколов маршрутизации

Построением и поддержкой таблицы маршрутизации

занимаются протоколы маршрутизации.
На основании этих протоколов маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, а затем анализируют полученные сведения, определяя наилучшие по тем или иным критериям маршруты. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.
Слайд 81

Алгоритм обработки IP-дейтаграмм маршрутизатором Да Да Да Да Да Нет Нет

Алгоритм обработки IP-дейтаграмм маршрутизатором

Да

Да

Да

Да

Да

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Нет

Выходящая дейтаграмма

Входящая дейтаграмма

Слайд 82

Классы маршрутизаторов

Классы маршрутизаторов

Слайд 83

Виды архитектуры маршрутизаторов Однопроцессорная Усиленная однопроцессорная Симметричная многопроцессорная

Виды архитектуры маршрутизаторов

Однопроцессорная
Усиленная однопроцессорная
Симметричная многопроцессорная

Слайд 84

Однопроцессорная архитектура Центральный процессор маршрутизатора: фильтрует и передает пакеты обновляет таблицы

Однопроцессорная архитектура


Центральный процессор маршрутизатора:

фильтрует и передает пакеты
обновляет таблицы

маршрутизации
выделяет служебные пакеты
формирует управляющие пакеты
работает с протоколом SNMP

Маршрутизатор становится узким местом сети.

Слайд 85

Усиленная однопроцессорная архитектура При такой архитектуре маршрутизатор состоит из: центрального процессора

Усиленная однопроцессорная архитектура

При такой архитектуре маршрутизатор состоит из:

центрального процессора
периферийных

процессоров

Это позволяет, в значительной мере, разгрузить маршрутизатор, но производительность его остается все ещё низка.

Слайд 86

Симметричная многопроцессорная архитектура Маршрутизатор состоит из: модулей, содержащих свой процессор, который

Симметричная многопроцессорная архитектура

Маршрутизатор состоит из:

модулей, содержащих свой процессор, который выполняет

все задачи маршрутизации и имеет свою копию таблицы маршрутизации

Данная архитектура позволяет достичь теоретически неограниченной производительности маршрутизаторов.

- Предыдущая
ОС Windows
Следующая -
Модемы и сервера удалённого доступа

Похожие презентации

Развития русского театра в XIX-XX веках
Международная статистическая классификация болезней и проблем, связанных со здоровьем 10 пересмотра
План первого этажа здания
Волшебная петриковская роспись Методист Колесникова Марина Леонидовна
Вожо - зимний обряд бесермян
Взаимосвязи систем и устройств стенда для исследования физико-механических свойств ядерного топлива
Терроризм. Из истории терроризма
Местная анестезия
Костюмы Древнего Египта
Балки и прогоны цельного сечения. Составные балки на податливых связях
Чернильная система
Trend Hunter Цвет поиск деньги
Резьба, её образование, параметры, классификация резьб
Физкультурно-спортивный клуб «Норд» Варгашинский район село Верхнесуерское
Презентация Microsoft PowerPoint
Сценарное планирование в современном стратегическом менеджменте
Административные правонарушения, посягающие на нормальную деятельность таможенных органов
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ HTML-элементов Web-страницы С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ CSS-СТИЛЕЙ
Природа и сущность государственного и муниципального управления. (Тема 1)
Второй цикл семинаров по медиаобразованию и духовно-нравственному воспитанию для преподавателей Тверского региона
Бершадська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №3 Початкова школа
Методы изучения наследственности человека
Методы минимизации рисков
Оқушылардың өзін-өзі басқару жүйесінің әдістемесі
Пейзаж в литературе, музыке, живописи.
Гидроплазма Water For Life
Введение в язык программирования С++
Примерная основная образовательная программа начального общего образования: цель, назначение, структура
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть