Бабич А.В. Оргранизация информационных сетей: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

bandwidth = (10000000/bandwidth(i)) * 256,

где bandwidth(i) является наименьшей пропускной способностью

(bandwidth) из всех исходящих интерфейсов по пути в сеть назначе-

ния, представленной в килобитах.

Формула для вычисления значения delay:

delay = delay(i) * 256,

где delay(i) является суммой всех задержек (delays), сконфигуриро-

ванных на исходящих интерфейсах по пути в сеть назначения

в десятках микросекунд (microseconds). Задержка (delay), показы-

ваемая командой ip eigrp topology или show interface, указана

в микросекундах, соответственно, это значение нужно поделить

на 10 перед использованием в приведенной формуле.

EIGRP использует эти вычисленные значения при подсчете об-

щей метрики.

При вычислении метрики, когда K5 = 0 (значение по умолча-

нию), используется такая формула:

Metric = (K1 * bandwidth) + [(K2 * bandwidth)/

/ (256 — load)] + (K3 * delay).

Если значения коэффициентов K1, K2, K3 равны значениям по

умолчанию, то формула превращается в следующую:

Metric = bandwidth + delay.

Если K5 не равно 0, то дополнительно выполняется такая операция:

Metric = metric * [K5 / (reliability + K4)].

§3. форматы пакетов

Протокол EIGRP использует пять типов пакетов:

Hello/Ack(nowledgment) (Приветствие/Подтверждение); x

Update (Обновление); x

Query (Запрос); x

Reply (Отклик); x

Request (Запрос-требование). x

Как отмечалось выше, пакеты Hello направляются в режиме огра-

ниченной широковещательной рассылки для обнаружения/восста-

новления соседа. Им не требуется подтверждения. Пакеты Hello, не

содержащие данных, также используются как подтверждение.

Пакеты подтверждений (Acks) всегда посылаются в режиме оди-

ночной отправки и содержат ненулевой номер подтверждения.

Пакеты обновлений (Update) используются для передачи параме-

тров сетей назначения. Когда обнаруживается новый сосед, ему по-

сылаются пакеты Update, чтобы он мог создать свою таблицу топо-

логии. В этом случае пакеты Update посылаются в режиме одиночной

отправки. В других случаях, например, при изменении стоимости

связи, пакеты Update посылаются в режиме ограниченной широко-

вещательной рассылки. Пакеты Update всегда передаются с помо-

щью надежного транспортного протокола.

Пакеты запросов (Query) и откликов (Reply) посылаются, когда

маршруты назначений переходят в активное состояние. Пакеты

Query всегда посылаются в режиме ограниченной широковещатель-

ной рассылки, за исключением тех случаев, когда они направляются

в ответ на полученный запрос. В этом случае запрос посылается в

режиме одиночной отправки обратно последующему элементу, соз-

давшему первоначальный запрос. Пакеты Reply всегда посылаются в

ответ на запрос Query, чтобы оповестить запрашивающего о том, что

переходить в активное состояние не нужно, так как откликающийся

располагает вероятными последующими элементами. Пакеты Reply

посылаются в режиме одиночной отправки запрашивающему. Как

пакеты Query, так и пакеты Reply передаются с помощью надежного

транспортного протокола.

Пакеты запросов-требований Request используются для получе-

ния специфической информации от одного или нескольких соседей.

Пакеты Request используются прикладными приложениями марш-

рутных серверов. Пакеты Request могут посылаться в режиме огра-

ниченной широковещательной и одиночной отправки. Пакеты Request

передаются без использования надежного транспортного протокола.

§4. Внешние и внутренние маршруты

В протоколе EIGRP существует определение внутренних и внеш-

них маршрутов.

Внутренние маршруты — это маршруты, порожденные авто-

номной системой (AS) протокола EIGRP. Поэтому сеть, подключен-

ная напрямую и сконфигурированная для работы с протоколом

EIGRP, рассматривается как внутренний маршрут, и информация об

этом распространяется по всей автономной системе протокола EIGRP.

В таблице маршрутизации внутренние маршруты обозначаются бук-

вой D. Например:

CLI Router show ip route

D 172.16.0.0/16

[90/28416] via 172.16.250.1, 00:39:32, FastEthernet0/0

Здесь D — признак внутреннего маршрута EIGRP.

Внешние маршруты — это маршруты, которые распознаются

другим протоколом маршрутизации или постоянно хранятся в табли-

це маршрутизации как статические. В таблице маршрутизации вну-

тренние маршруты обозначаются D EX. Например:

CLI Router show ip route

D EX 10.28.106.240/28

[100/53760] via 172.16.250.1, 00:39:32, FastEthernet0/0

Здесь D EX — признак внешнего маршрута EIGRP.

§5. конфигурирование EIGRP

Конфигурирование протокола EIGRP выполняется в режиме кон-

фигурирования протокола маршрутизации, попасть в который можно

командой

CLI Routerconfigure terminal

Router(config)router eigrp AS_number

Router(config-router),

где AS_number — номер EIGRP-системы, произвольное число, кото-

рое должно быть одним и тем же в конфигурации всех маршрутиза-

торов данной EIGRP-системы.

Число AS_number называется номером автономной системы. Здесь

термин «автономная система» употребляется в смысле «система сетей,

в которой работает протокол EIGRP». Эта система сетей может как

совпадать с настоящей автономной системой, так и быть ее подмноже-

ством. В любом случае число AS_number не обязательно должно быть

равно номеру настоящей АС, если таковая существует.

Единственной обязательной командой конфигурации EIGRP яв-

ляется команда network:

CLI Router(config-router)network префикс

Получив указанную команду, маршрутизатор выполняет дей-

ствия:

Заменяет введенный префикс на адрес классовой сети, которой 1.

этот префикс принадлежит.

Включает в EIGRP-систему все непосредственно подсоединен-2.

ные сети, которые попадают в адресное пространство классовой

сети, определенной на шаге 1. Все эти сети будут включаться

маршрутизатором в вектор расстояний, рассылаемый соседям.

Через все интерфейсы, подключенные к сетям, определенным на 3.

шаге 2, рассылаются и принимаются сообщения Hello. Со всеми

обнаруженными соседями производится обмен маршрутной ин-

формацией.

Как и в случае с RIP, «округление» до классовой сети, выпол-

няемое на шаге 1, может привести к включению в EIGRP-систему

сетей, которые туда включать не предполагалось.

Отключение автосуммирования выполняется командой:

CLI Router(config-router)no auto-summary

Как правило, в современных сетях автосуммирование не исполь-

зуют.

§6. Проверка настроек

Просмотр информации о соседях (таблица соседей):

CLI Routersh ip eigrp neighbors

В случае если на двух соседних маршрутизаторах правильно на-

строен процесс EIGRP, то они должны добавить друг друга в табли-

цу соседей.

CLI Routersh ip route eigrp

D 172.16.0.0/16

[90/28416] via 172.16.250.1, 00:39:32, FastEthernet0/0

D EX 10.28.106.240/28

[100/53760] via 172.16.250.1, 00:39:32, FastEthernet0/0

В случае правильной настройки в таблице маршрутизации поя-

вятся записи о новых сетях.

К дополнительным методам проверки работоспособности настро-

ек относятся следующие команды:

Для отображения полной информации о настройках протокола x

EIGRP необходимо использовать команду:

CLI Routershow ip protocols

Для просмотра отладочной информации протокола EIGRP необ- x

ходимо использовать команду:

CLI Routerdebug ip eigrp

Резюме

EIGRP разработан корпорацией Cisco на основе протокола IGRP.

EIGRP использует механизм DUAL для выбора наиболее короткого

маршрута. Более ранний и практически не используемый ныне про-

токол IGRP был создан как альтернатива протоколу RIP. После по-

явления OSPF, Cisco представила EIGRP — переработанный и улуч-

шенный вариант IGRP, свободный от основного недостатка

дистанционно-векторных протоколов — особых ситуаций с зацикли-

ванием маршрутов — благодаря специальному алгоритму распро-

странения информации об изменениях в топологии сети. Несмотря

на то, что в общем случае протоколы состояния связей (OSPF) от-

рабатывают изменения в топологии сети быстрее, чем EIGRP, а так-

же OSPF имеет ряд дополнительных возможностей, EIGRP более

прост в реализации и менее требователен к вычислительным ресур-

сам маршрутизатора.

Вопросы и тестовые задания для контроля

1. Протокол маршрутизации EIGRP является:

дистанционно-векторным;a)

протоколом маршрутизации по состоянию канала;b)

гибридным протоколом маршрутизации.c)

2. Для надежной передачи служебных пакетов протокола

EIGRP используется:

алгоритм DUAL;a)

протокол RTP;b)

протокол TCP;c)

протокол UDP.d)

3. Для обнаружения/восстановления соседских отношений исполь-

зуется:

протокол Hello;a)

алгоритм DUAL;b)

протокол RTP;c)

модули PDM.d)

4. Сколько переменных по умолчанию используется для расчета

метрики EIGRP:

1;a)

2;b)

3;c)

4;d)

5.e)

5. Как маркируются внешние маршруты EIGRP в таблице маршру-

тизации:

R;a)

O;b)

D;c)

D EX.d)

глаВа 5. ПРотокол OsPF

Детально рассмотрены протокол OSPF, основные принципы ра-

боты протокола, его ключевые функциональные блоки. Приведены

алгоритм вычисления метрики OSPF, основные команды настройки

и проверки правильности функционирования протокола EIGRP.

Ключевые слова: метрика, база данных состояния связей, алго-

ритм SPF, протокол Hello, выделенный маршрутизатор, запасной вы-

делененный маршрутизатор, сосед, приоритет, протокол обмена, про-

токол заполнения, сети множественного доступа, иерархическая

маршрутизация.

§1. обзор протокола OsPF

Протокол маршрутизации OSFP (Open Shortest Path First) пред-

ставляет собой протокол состояния связей, использующий алгоритм

SPF поиска кратчайшего пути в графе. OSPF применяется для вну-

тренней маршрутизации в системах сетей любой сложности.

Рассмотрим работу алгоритма SPF и построение маршрутов на

примере системы, изображенной на рис. 6. Для простоты будем рас-

сматривать OSPF-систему, состоящую только из маршрутизаторов,

соединенных линиями связи типа «точка-точка».

Рис. 6. Пример OSPF-системы

Обозначения на рисунке: (1), (2), (3), (4) — маршрутизаторы;

A, B, C, D — линии связи (или просто связи), цифры означают ме-

трику каждой связи.

Метрика представляет собой оценку качества связи в данной

сети (на данном физическом канале); чем меньше метрика, тем луч-

ше качество соединения. Метрика маршрута равна сумме метрик всех

связей (сетей), входящих в маршрут. В простейшем случае (как это

имеет место в протоколе RIP) метрика каждой сети равна единице,

а метрика маршрута тогда просто является его длиной в переходах.

Поскольку при работе алгоритма SPF ситуации, приводящие к

счету до бесконечности, отсутствуют, значения метрик могут варьи-

роваться в широком диапазоне.

Метрика сети, оценивающая пропускную способность, опреде-

ляется как количество секунд, требуемое для передачи 100 Мбит

через физическую среду данной сети. Например, метрика сети на

базе 10 Base-T Ethernet равна 10, а метрика выделенной линии

56 кбит/с равна 1785. Метрика канала со скоростью передачи дан-

ных 100 Мбит/с и выше равна единице.

Для работы алгоритма SPF на каждом маршрутизаторе строится

база данных состояния связей, представляющая собой полное

описание графа OSPF-системы. При этом вершинами графа являют-

ся маршрутизаторы, а ребрами — соединяющие их связи. Базы дан-

ных на всех маршрутизаторах идентичны.

База данных состояния связей представляет собой таблицу, где для

каждой пары смежных вершин графа (маршрутизаторов) указано ребро

(связь), их соединяющее, и метрика этого ребра. Граф считается ориен-

тированным, то есть ребро, соединяющее вершину (1) с вершиной (2),

и ребро, соединяющее вершину (2) с вершиной (1), могут быть различ-

ны, или это может быть одно и то же ребро, но с разными метриками.

База данных состояния связей для рисунка 7 выглядит следую-

щим образом:

Рис. 7. База состояния связей

Алгоритм SPF, основываясь на базе данных состояния связей,

вычисляет кратчайшие пути между заданной вершиной S графа и

всеми остальными вершинами. Результатом работы алгоритма яв-

ляется таблица, где для каждой вершины V графа указан список

ребер, соединяющих заданную вершину S с вершиной V по крат-

чайшему пути.

Алгоритм SPF был предложен Е. В. Дейкстрой (E. W. Dijkstra).

Пусть:

S x — заданная вершина (источник путей);

E x — множество обработанных вершин, то есть вершин, крат-

чайший путь к которым уже найден;

R x — множество оставшихся вершин графа (множество вер-

шин графа за вычетом множества E);

O x — упорядоченный список путей.

Описание алгоритма SPF

1. Инициализировать E=S, R=все вершины графа, кроме S.

Поместить в О все односегментные (длиной в одно ребро) пути, на-

чинающиеся из S, отсортировав их в порядке возрастания метрик.

2. Если О пуст или первый путь в О имеет бесконечную метрику,

то отметить все вершины в R как недостижимые и закончить работу

алгоритма.

3. Рассмотрим P — кратчайший путь в списке О. Удалить P из

О. Пусть V — последний узел в P. Если V принадлежит E, перейти

на шаг 2; иначе P является кратчайшим путем из S в V (будем за-

писывать как V:P); перенести V из R в E.

4. Построить набор новых путей, подлежащих рассмотрению, пу-

тем добавления к пути P всех односегментных путей, начинающихся

из V. Метрика каждого нового пути равна сумме метрики P и метри-

ки соответствующего односегментного отрезка, начинающегося из V.

Добавить новые пути в упорядоченный список О, поместив их на

места в соответствии со значениями метрик. Перейти на шаг 2.

Все вычисления производятся локально по известной базе дан-

ных, а потому — быстро по сравнению с дистанционно-векторными

протоколами, при этом результаты получаются на основе полной, а

не частичной информации о графе системы сетей.

Пример работы алгоритма SPF

Изучим работу алгоритма на примере базы данных состояния

связей рассматриваемой системы (рис. 8).

Рис. 8. OSPF-система и ее база данных состояния связей

Возьмем в качестве вершины S маршрутизатор (3).

Инициализация

S=(3), E=(3) , R=(1), (2), (4), O=D,C (из вершины (3) соглас-

но базе данных выходят только связи D (к (4) ) и С (к (1) ), причем

метрика D меньше).

Итерация 1

P=D. Поскольку D ведет от (3) к (4), то V=(4). Так как V не на-

ходится в Е, то кратчайший путь (3) -> (4) есть P. Добавляем этот

факт в таблицу результатов, изымаем P из O, переносим V из R в

Е.

Строим новые пути (шаг 4 алгоритма): согласно базе данных из

вершины V=(4) существует два односегментных пути: B и D. Доба-

вив их к P=D, получим пути DD и DB с метрикой 2 каждый. Эти

пути добавляются в упорядоченный список О.

E=(3), (4), R=(1), (2), O=DD, DB, C.

Результаты: ((4) : D)

Итерация 2

P=DD. Двигаясь по этому пути из (3), мы попадем опять в (3),

то есть V=(3). Так как V находится в Е, то исключаем P из О и пере-

ходим к следующей итерации.