Велихов А.В. , Строчников К.С., Кошкин. Б.Л. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей
Подождите немного. Документ загружается.
ветствия (hello interval) и интервал опроса (poll interval). Поле интервала
приветствия определяет период интервала проверки работоспособности
соседей. Поле интервала опроса определяет частоту корректировки мар
шрутизации.
Досягаемость соседа
Сообщения о досягаемости соседа не имеют отдельных полей в чис
ле полей, идущих за заголовком EGP. Эти сообщения используют поле
кода для указания различия между приветственным сообщением и отве
том на приветственное сообщение. Выделение функции оценки досягае
мости из функции корректировки маршрутизации уменьшает сетевой
трафик, так как изменения о досягаемости сетей обычно появляются ча
ще, чем изменения параметров маршрутизации. Любой узел EGP заявля
ет об отказе одного из своих соседей только после того, как от него не был
получен определенный процент сообщений о досягаемости.
Опрос
Чтобы обеспечить правильную маршрутизацию между AS, ЕGP
должен знать об относительном местоположении отдаленных хостов. Со
общение опроса позволяет роутерам EGP получать информацию о дося
гаемости сетей, в которых находятся эти машины. Такие сообщения име
ют только одно поле помимо обычного заголовка — поле сети источника
IP (source network). Это поле определяет сеть, которая должна использо
ваться в качестве контрольной точки для запроса.
Корректировка маршрутизации
Сообщения о корректировке маршрутизации дают роутерам EGP
возможность указывать местоположение различных сетей в пределах сво
их AS. В дополнение к обычному заголовку эти сообщения включают не
сколько дополнительных полей. Поле числа внутренних роутеров (num
ber of interior gateways) указывает на число внутренних роутеров,
появляющихся в сообщении. Поле числа внешних роутеров (number of
exterior gateways) указывает на число внешних роутеров, появляющихся в
сообщении. Поле сети источника IP (IP source network) обеспечивает ад
рес IP той сети, от которой измерена досягаемость. За этим полем идет по
следовательность блоков роутеров (gateway blocks). Каждый блок роутеров
обеспечивает адрес IP какогонибудь роутера и перечень сетей, а также
расстояний, связанных с достижением этих сетей.
В пределах одного блока роутера EGP перечисляет сети по расстоя
ниям. Например, на расстоянии три может быть четыре сети. Эти сети пе
речислены по адресам. Следующей группой сетей могут быть сети, нахо
дящиеся на расстоянии 4, и т.д.
ЕGP не расшифровывает показатели расстояния, содержащиеся в
сообщениях о корректировке маршрутов. EGP фактически использует
Лекция 2: Объединенные сети
198
поле расстояния для указания существования какоголибо маршрута;
значение расстояния может быть использовано только для сравнения
трактов, если эти тракты полностью находятся в пределах одного кон
кретного AS. По этой причине EGP является скорее протоколом досяга
емости, чем протоколом маршрутизации. Это ограничение приводит так
же к ограничениям в структуре Internet. Характерно, что любая часть EGP
сети Internet должна представлять собой структуру дерева, у которого
стержневой роутер является корнем, и в пределах которого отсутствуют
петли между другими AS. Это ограничение является основным ограниче
нием EGP; оно стало причиной его постепенного вытеснения другими,
более совершенными протоколами внешних роутеров.
Сообщения о неисправностях
Сообщения о неисправностях указывают на различные сбойные си
туации. В дополнение к общему заголовку EGP сообщения о неисправно
стях обеспечивают поле причины (reason), за которым следует заголовок
сообщения о неисправности (message header). В число типичных неис
правностей (причин) EGP входят неисправный формат заголовка EGP
(bad EGP header format), неисправный формат поля данных EGP (bad
EGP data field format), чрезмерная скорость опроса (excessive polling rate)
и невозможность достижения информации (unavailability of reachability
information). Заголовок сообщения о неисправности состоит из первых
трех 32битовых слов заголовка EGP.
BGP
Протоколы внешних роутеров предназначены для маршрутизации
между доменами маршрутизации. В терминологии Internet (международ
ной сети, объединяющей университеты, правительственные учреждения,
научноисследовательские организации и частные коммерческие концер
ны) доменом маршрутизации называется автономная система (AS). Пер
вым протоколом внешних роутеров, получившим широкое признание в
Internet, был протокол EGP. Хотя технология EGP пригодна для сетей, он
имеет ряд недостатков, в том числе тот факт, что это скорее протокол до
сягаемости, а не маршрутизации.
Протокол Граничных роутеров (Border Gateway Protocol — BGP) яв
ляется попыткой решить самую серьезную проблему EGP. BGP является
протоколом маршрутизации между AS, созданным для применения в
Internet. В отличие от EGP, BGP предназначен для обнаружения марш
рутных петель. BGP можно назвать следующим поколением EGP. И дей
ствительно, BGP и другие протоколы маршрутизации между AS посте
пенно вытесняют EGP из Internet. Версия 3 BGP определена в Запросах
для Комментария (RFC) 1163.
Лекция 2: Объединенные сети
199
Основы технологии
Хотя BGP разработан как протокол маршрутизации между AS, он
может использоваться для маршрутизации как в пределах, так и между AS.
Два соседа BGP, сообщающихся из различных AS, должны находиться в
одной и той же физической сети. Роутеры BGP, находящиеся в пределах
одной и той же AS, сообщаются друг с другом, чтобы обеспечить согласу
ющееся представление о данной AS и определить, какой из роутеров BGP
данной AS будет служить в качестве точки соединения при передаче сооб
щений в определенные внешние AS и при их приеме.
Некоторые AS являются просто каналами для прохождения через
них сетевого трафика. Другими словами, некоторые AS переносят тра
фик, источник которого не находится в их пределах и который не пред
назначен для них. BGP должен взаимодействовать с любыми протокола
ми маршрутизации внутри AS, которые существуют в пределах этих
проходных AS.
Сообщения о корректировках BGP состоят из пар «сетевой но
мер/тракт AS». Тракт AS содержит последовательность из AS, через кото
рые может быть достигнута указанная сеть. Эти сообщения о корректи
ровке отправляются с помощью механизма транспортировки TCP для
обеспечения надежной доставки.
Обмен исходной информацией между двумя роутерами является со
держанием всей маршрутной таблицы BGP. С изменением маршрутной
таблицы отправляются инкрементные корректировки. В отличие от неко
торых других протоколов маршрутизации BGP не требует периодическо
го обновления всей маршрутной таблицы. Вместо этого роутеры BGP хра
нят новейшую версию маршрутной таблицы каждого равноправного
члена. Хотя BGP поддерживает маршрутную таблицу всех возможных
трактов к какойнибудь конкретной сети, в своих сообщениях о коррек
тировке он объявляет только об основных (оптимальных) маршрутах.
Показатель BGP представляет собой произвольное число единиц,
характеризующее степень предпочтения какогонибудь конкретного мар
шрута. Эти показатели обычно устанавливаются администратором сети с
помощью конфигурационных файлов. Степень предпочтения может ба
зироваться на любом числе критериев, включая число AS (тракты с мень
шим числом AS как правило лучше), тип канала (стабильность, быстро
действие и надежность канала) и другие факторы.
Формат пакета
Пакеты BGP имеют общий 19байтовый заголовок, состоящий их
трех полей.
Поле маркера (marker) имеет длину 16 байтов и содержит величину,
которую получатель сообщения может предсказывать. Это поле исполь
Лекция 2: Объединенные сети
200
зуется для установки подлинности.
Поле длины (length) содержит полную длину сообщения в байтах.
Поле типа (type) определяет тип сообщения.
Сообщения
RFC 1163 определяет 4 типа сообщений:
n Открывающие сообщения
n Сообщения о корректировке
n Уведомления
n Сообщения keepalive (продолжай действовать)
После того, как соединение протокола транспортного уровня орга
низовано, первым сообщением, отправляемым каждой стороной, являет
ся открывающее сообщение. Если открывающее сообщение приемлемо
для получателя, то отправителю отсылается сообщение keepalive, под
тверждающее получение открывающего сообщения. После успешного
подтверждения принятия открывающего сообщения может быть произ
веден обмен корректировками, сообщениями keepalive и уведомлениями.
Открывающие сообщения
В дополнение к обычному заголовку пакета BGP в открывающих
сообщениях выделяют несколько полей. Поле версии (version) обеспечи
вает номер версии BGP и дает возможность получателю проверять, сов
падает ли его версия с версией отправителя. Поле автономной системы
(autonomous system) обеспечивает номер AS отправителя. Поле времени
удерживания (hold time) указывает максимальное число секунд, которые
могут пройти без получения какоголибо сообщения от передающего ус
тройства, прежде чем считать его отказавшим. Поле кода удостоверения
(authentication code) указывает на используемый код удостоверения (если
он имеется). Поле данных удостоверения (autentication data) содержит
фактические данные удостоверения (при их наличии).
Сообщения о корректировке
Сообщения о корректировках BGP обеспечивают корректировки
маршрутизации для других систем BGP. Информация этих сообщений
используется для построения графика, описывающего взаимоотношения
между различными AS. В дополнение к обычному заголовку BGP сообще
ния о корректировках имеют несколько дополнительных полей. Эти по
ля обеспечивают маршрутную информацию путем перечисления атрибу
тов трактов, соответствующих каждой сети. В настоящее время BGP
определяет 5 атрибутов: Origin Источник. Может иметь одно из трех зна
чений: IGP, EGP и incomplete (незавершенный). Атрибут IGP означает,
Лекция 2: Объединенные сети
201
что данная сеть является частью данной AS. Атрибут EGP означает, что
первоначальные сведения о данной информации получены от протокола
EGP. Реализации BGP склонны отдавать предпочтение маршрутам IGP
перед маршрутами EGP, так как маршрут EGP отказывает при наличии
маршрутных петель. Атрибут incomplete используется для указания того,
что о данной сети известно через какието другие средства. AS path Путь
AS. Обеспечивает фактический перечень AS на пути к пункту назначения.
Next hop Следующая пересылка. Обеспечивает адрес IP роутера, который
должен быть использован в качестве следующей пересылки к сетям, пе
речисленным в сообщении о корректировке. Unreachable Недосягаемый.
Указывает (при его наличии), что какойнибудь маршрут больше не явля
ется досягаемым. InterAS metric Показатель сообщения между AS. Обес
печивает для какогонибудь роутера BGP возможность рекламировать
свои затраты на маршруты к пунктам назначения, находящимся в преде
лах его AS. Эта информация может быть использована роутерами, кото
рые являются внешними по отношению к AS рекламодателя, для выбора
оптимального маршрута к конкретному пункту назначения, находящему
ся в пределах данной AS.
Сообщения keepalive (продолжай действовать)
Сообщения keepalive не содержат какихлибо дополнительных по
лей помимо тех, которые содержатся в заголовке BGP. Эти сообщения от
правляются довольно часто для того, чтобы препятствовать истечению
периода времени удерживания таймера.
Уведомления
Уведомления отправляются в том случае, если была обнаружена
сбойная ситуация, и один роутер хочет сообщить другому, почему он за
крывает соединение между ними. Помимо обычного заголовка BGP уве
домления содержат поле кода ошибки (error code), поле подкода ошибки
(error subcode) и данные ошибки (error data). Поле кода ошибки указыва
ет тип ошибки, который может быть одним из перечисленных ниже:
n Message header error
Ошибка в заголовке сообщения. Указывает на проблему в заголов
ке сообщения, такую, как неприемлемая длина сообщения, неприемле
мое значение поля маркера или неприемлемый тип сообщения.
n Open message error
Ошибка в открывающем сообщении. Указывает на наличие пробле
мы в открывающем сообщении, такой, как необеспечиваемый номер вер
сии, неприемлемый номер AS или адрес IP и необеспечиваемый код удо
стоверения.
Лекция 2: Объединенные сети
202
n Update message error
Ошибка в сообщении о корректировке. Указывает на наличие про
блемы в сообщении о корректировке. Примерами таких проблем могут
быть неправильно сформированный перечень атрибутов, ошибка в переч
не атрибутов и недействительный атрибут следующей пересылки.
n Hold time expired
Время удерживания истекло. Указывает на истечение периода вре
мени удерживания, после чего узел BGP будет объявлен недействующим.
Маршрутизация OSI
При содействии Международной Организации по Стандартизации
(ISO) уже разработаны или разрабатываются в настоящее время несколь
ко протоколов маршрутизации. ISO ссылается на Протокол Обмена Вну
тридоменной Маршрутизации Промежуточных Систем (Intermediate
System to Intermediate System IntraDomain Routing Exchange Protocol (IS
IS)) как на ISO 10589. Двигательной силой стандартизации ISO докумен
та ISIS был комитет Х.3S3.3 Американского Национального Института
Стандартов (ANSI), занимающийся сетевым и транспортным уровнями.
В числе других протоколов ISO, связанных с маршрутизацией, протоко
лы ISO 9542 (End System to Intermediate System, или ESIS — Конечная си
стемаПромежуточная Система) и ISO 10747 (ISIS InterDomain Routing
Protocol, или IDRP — Протокол междоменной маршрутизации промежу
точных систем). Об этих протоколах будет вкратце упомянуто, однако ос
новное внимание уделено внутридоменной версии ISIS.
ISIS базируется на работе, которая была впервые выполнена Digital
Equipment Corporation при разработке Phase V DECnet. Хотя ISIS пред
назначался для маршрутизации в сетях протокола CLNP ISO, со време
нем была разработана одна из его версий для поддержки как сетей CLNP,
так и сетей IP. На эту версию ISIS обычно ссылаются как на Integrated
ISIS (интегрированный); ее также называют Dual ISIS (двойственный).
Терминология
Объединенные сети OSI используют уникальную терминологию.
Термин «конечная система» (end system — ES) относится к любому узлу
сети, который не занимается маршрутизацией; термин «промежуточная
система» (intermediate systemIS) относится к роутеру. На этих терминах
базируются протоколы OSI ESIS (который позволяет ES и IS находить
друг друга) и ISIS (который обеспечивает маршрутизацию между IS). Ни
же дается определение некоторых других важных терминов объединен
ных сетей OSI:
Лекция 2: Объединенные сети
203
Area
Область. Группа смежных сетей и подключенных к ним хостов, ко
торые определяются как область администратором сети или другим ана
логичным лицом.
Domain
Домен. Набор соединенных областей. Домены маршрутизации
обеспечивают полную связность со всеми конечными системами, находя
щимися в их пределах.
Level 1 routing
Маршрутизация в пределах области Уровня 1.
Level 2 routing
Маршрутизация между областями Уровня 1.
С чисто технологической точки зрения ISIS почти аналогичен про
токолу маршрутизации OSPF. Оба протокола являются протоколами с
указанием состояния канала. Оба они обеспечивают различные характе
ристики, которые не обеспечивает RIP, в том числе иерархии маршрути
зации (routing hierachies), дробление путей (path splitting), обеспечение ти
па услуги (typeofservice — TOS), удостоверение (authentication),
поддержка нескольких протоколов сетевого уровня и поддержка (совме
стно с протоколом Integrated ISIS) масок подсети переменной длины.
ESDIS
ESIS в большей мере является протоколом обнаружения, чем про
токолом маршрутизации. Через ESIS системы ES и IS узнают друг о дру
ге. Этот процесс известен как конфигурация (configuration). Так как кон
фигурация должна иметь место прежде, чем может начаться
маршрутизация между ES, протокол ESIS рассматривается в первую оче
редь.
ESIS различает три разных типа подсетей:
PointDtoDpoint subnetworks
Двухточечные подсети. Обеспечивают непосредственное соедине
ние между двумя системами. Большинство последовательных каналов
глобальной сети являются двухточечными сетями.
Broadcast subnetworks
Широковещательные подсети. Направляют отдельное физическое
сообщение во все узлы данной подсети. Примерами широковещательных
подсетей являются Ethernet и IEEE 802.3.
GeneralDtopology subnetworks
Лекция 2: Объединенные сети
204
Подсети с общей топологией. Поддерживают произвольное число
систем. Однако в отличие от широковещательных подсетей, величина за
трат на передачу по какомунибудь маршруту n непосредственно связана
с размерами данной подсети в подсети с общей топологией. Примером
подсети с общей топологией является Х.25.
Информация конфигурации передается через определенные интер
валы времени с помощью сообщений двух типов. Приветственные сооб
щения ES (Es hello messages — ESHs) генерируются ES и отправляются в
каждую IS данной подсети. Приветственные сообщения IS (IS hello mes
sages — ISH) генерируются IS и отправляются всем ES данной подсети.
Эти приветственные сообщения в основном предназначены для перено
са адресов подсетей и адресов сетевого уровня тех систем, которые гене
рируют их.
При возможности ESIS пытается отправить информацию конфи
гурации одновременно в несколько систем. В широковещательных под
сетях приветственные сообщения ESIS отправляются во все IS с
помощью специальной многопунктовой адресации. IS отправляют при
ветственные сообщения по специальному адресу многопунктовой адреса
ции, определенного для всех конечных систем. При работе в подсети с об
щей топологией ESIS обычно не передает информацию конфигурации
изза больших затрат на передачи многопунктовой адресации.
ESIS переносит как адреса сетевого уровня, так и адреса подсетей.
Адреса сетевого уровня OSI идентифицируют либо точку доступа к услу
гам сети (NSAP), которая представляет собой интерфейс между Уровня
ми 3 и 4, либо титул объекта сети (NET), который является объектом се
тевого уровня в OSI IS. Адреса подсетей OSI (иногда называемые
адресами точки подключения подсети — subnetwork point of attachment —
SNPA) являются точками, в которых ES или IS физически подключена к
какойнибудь подсети. Адрес SNPA уникальным образом идентифициру
ет каждую систему, подключенную к данной подсети. В сети Ethernet, на
пример, SNPA является 48битовым адресом управления доступом к но
сителю (МАС). Часть информации конфигурации, которую передает
ESIS, представляет собой отображение соответствия между NSAP и
SNPA или между NET и SNPA.
ISDIS
ISIS является протоколом маршрутизации с указанием состояния
канала. В этом роли он передает по сети лавинной адресацией информа
цию о состоянии канала для построения полной, последовательной кар
тины топологии сети.
Иерархия маршрутизации
Лекция 2: Объединенные сети
205
Для упрощения схемы и работы роутера ISIS различает IS уровней
1 и 2. IS уровня 1 могут сообщаться с другими IS уровня 1, находящими
ся в той же области. IS уровня 2 могут сообщаться с IS других областей.
Т.е. IS уровня 1 формируют области уровня 1; IS уровня 2 осуществляют
маршрутизацию между областями уровня 1.
IS уровня 2 формируют стержень внутридоменной маршрутизации.
Другими словами, IS уровня 2 могут попасть в другие IS уровня 2 путем
пересечения только IS уровня 2. Наличие такого стержня упрощает схе
му, так как в этом случае IS уровня 1 нужно уметь только попадать в бли
жайший IS уровня 2. Протокол стержневой маршрутизации может также
вносить изменения, не оказывая влияния на протокол внутриобластной
маршрутизации.
Сообщение между ES
Маршрутизация OSI выполняется следующим образом. Каждая ES
принадлежит конкретной области. ES обнаруживают ближайшую IS пу
тем прослушивания пакетов ISH. Если какаянибудь ES захочет отпра
вить пакет в другую ES, она направляет пакет в одну из IS сети, к которой
она непосредственно подключена. Роутер просматривает адрес пункта
назначения и продвигает пакет по наилучшему маршруту. Если ES пунк
та назначения находится в той же подсети, то местная IS узнает об этом в
результате прослушивания ESH и соответствующим образом продвинет
пакет. В этом случае IS может также обеспечить отправку сообщения о пе
реадресации (redirect — RD) в источник пакета, чтобы сообщить о доступ
ности более прямого пути. Если адресом пункта назначения является ка
каянибудь ES другой подсети той же области, то IS узнает о точном
маршруте и соответствующим образом продвинет пакет. Если адресом
пункта назначения является какаянибудь ES другой области, то IS уров
ня 1 отправляет этот пакет в в ближайшую IS уровня 2. Продвижение па
кета через IS уровня 2 продолжается до тех пор, пока он не достигнет IS
уровня 2 в области пункта назначения. В пределах области пункта назна
чения IS продвигают пакет по наилучшему маршруту, пока не будет до
стигнута ES пункта назначения.
Каждая IS генерирует корректировку, определяющую ES и IS, с ко
торыми она соединена, а также связанные с ней показатели. Эта коррек
тировка отправляется во все соседние IS, которые продвигают ее своим
соседям, и т.д. (лавинная адресация). Номера последовательностей пре
кращают лавинную адресацию и отличают старые корректировки от но
вых. Так как каждая IS получает корректировки о состоянии канала от
всех других IS, то каждая IS может построить полную базу данных всей то
пологии сети. При изменении топологии отправляются новые корректи
ровки.
Лекция 2: Объединенные сети
206
Показатели (метрики)
ISIS использует один обязательный, устанавливаемый по умолча
нию показатель с максимальным значением пути 1024. Этот показатель
является произвольным и обычно назначается администратором сети.
Любой отдельный канал может иметь максимальное значение 64. Длина
путей вычисляется путем суммирования значений каналов. Максималь
ные значения каналов установлены на этих уровнях для обеспечения сте
пени детализации, чтобы поддерживать различные типы каналов, одно
временно обеспечивая достаточную эффективность алгоритма поиска
наикратчайшего пути, используемого для расчета маршрута.
ISIS также определяет три дополнительных показателя (затраты) в
качестве опций для тех администраторов, которые испытывают в них не
обходимость. Затраты задержки (delay) отражают величину задержки в ка
нале. Затраты на издержки (expense) отражают коммуникационные затра
ты, связанные с использованием данного канала. Затраты на ошибки
(error) отражают коэффициент ошибок данного канала.
ISIS обеспечивает соответствие этих четырех показателей опции
качества обслуживания (qualityofservice — QOS) в заголовке пакета
CLNP. Пользуясь этим соответствием, ISIS может вычислять маршруты
через объединенную сеть.
Формат пакета
ISIS использует три базовых формата пакета:
n ISIS hello packets — приветственные пакеты ISIS
n Link state packets (LSPs) — пакеты состояния канала
n Sequence numbers packets (SNPs) — пакеты номеров
последовательностей
Каждый из этих трех пакетов ISIS имеет сложный формат с тремя
различными логическими частями. Первой частью является 8байтовый
фиксированный заголовок, общий для всех трех типов пакетов. Второй
частью является специфичная для данного типа пакета часть с фиксиро
ванным форматом. Третья логическая часть также является специфичной
для типа пакета, но имеет переменную длину.
Каждый из трех типов пакета имеет общий заголовок.
Первым полем в общем заголовке ISIS является идентификатор
протокола (protocol identifier), который идентифицирует протокол ISIS.
Это поле содержит константу (131).
Следующим полем общего заголовка является поле длины заголов
ка (header length). Это поле содержит фиксированную длину заголовка.
Эта длина всегда равняется 8 байтам, но она включена таким образом,
Лекция 2: Объединенные сети
207