Велихов А.В. , Строчников К.С., Кошкин. Б.Л. Компьютерные сети: Учебное пособие по администрированию локальных и объединенных сетей
Подождите немного. Документ загружается.
чтобы пакеты ISIS незначительно отличались от пакетов CLNP.
За полем длины следует поле версии (version), которое равняется
единице в текущей спецификации ISIS.
За полем версии идет поле длины ID, которое определяет размеры
части ID (идентификатора) NSAP, если ero значение лежит в пределах от
1 до 8 (включительно). Если поле содержит нуль, то часть ID равняется 6
байтам. Если поле содержит 255 (одни единицы), то часть ID равна 0 бай
тов.
Следующим полем является поле типа пакета (packet type), которое
определяет тип пакета ISIS (hello, LSP или SNP).
За полем типа пакета повторно следует поле версии.
За вторым полем версии идет поле резерва (reserved), которое равно
нулю и которое игнорируется получателем.
Последним полем общего заголовка является поле максимума адре
сов области. Это поле определяет число адресов, разрешенных для этой
области.
За общим заголовком идет дополнительная фиксированная часть,
разная для каждого типа пакета, за которой следует переменная часть.
Интегрированный ISDIS
Интегрированный ISIS является одной из версий ISIS, которая
использует один алгоритм маршрутизации для поддержки нескольких
протоколов сетевого уровня, а не только одного протокола CLNP. Инте
грированный ISIS иногда называют Двойственным ISIS (Dual ISIS), по
имени одной из версий, предназначенных для сетей IP и CLNP.
Пакеты ISIS дополнены несколькими полями, что позволяет ISIS
поддерживать дополнительные сетевые уровни. Эти поля сообщают роу
терам следующую информацию:
n Досягаемость сетевых адресов из других комплектов
протоколов
n Какие протоколы поддерживаются и какими роутерами
n Другую информацию, необходимую для какогонибудь
конкретного комплекта протоколов
Интегрированный ISIS представляет один из двух способов под
держки в роутере нескольких протоколов сетевого уровня; другим спосо
бом является применение метода «корабли ночью» (ships in the night). Этот
метод пропагандирует использование совершенно отдельного и отлично
го от других протокола маршрутизации для каждого сетевого протокола
сети так, чтобы несколько протоколов маршрутизации фактически суще
Лекция 2: Объединенные сети
208
ствовали независимо друг от друга (с разными типами маршрутной ин
формации, проходящей подобно кораблям ночью). Возможность направ
лять по определенным маршрутам несколько протоколов сетевого уровня
с помощью таблиц, рассчитанных одним протоколом маршрутизации,
экономит ресурсы роутеров.
Протокол междоменной маршрутизации (IDRP)
IDRP является протоколом OSI, предназначенным для перемеще
ния информации между доменами маршрутизации. Он предназначен для
бесшовной работы с CLNP, ESIS и ISIS. IDRP базируется на Протоко
ле граничных роутеров (BGP), который является протоколом междомен
ной маршрутизации, впервые появившемся в сообществе IP.
IDRP вводит несколько новых терминов, в том числе следующие:
Border intermediate system (BIS)
Граничная промежуточная система. Это IS, участвующая в междо
менной маршрутизации. Для этого она использует IDRP.
Routing domain (RD)
Домен маршрутизации. Это группа ES и IS, работающих согласно
общим административным правилам, включающим коллективное поль
зование общим маршрутным планом.
Routing domain identifier (RDI)
Идентификатор домена маршрутизации. Уникальный идентифика
тор домена маршрутизации (RD).
Routing information base (RIB)
Информационная база маршрутизации. Это база данных маршру
тизации, используемая IDRP. Каждая BIS строит свою RIB из информа
ции, полученной от систем данного RD и из других BIS. Любая RIB со
держит набор маршрутов, выбранных для использования какойнибудь
конкретной BIS.
Confederation
Конфедерация. Это группа доменов маршрутизации (RD). RD, не
принадлежащие к данной конфедерации, воспринимают ее как один RD.
Топология конфедерации невидима для RD, не принадлежащих к ней.
Конфедерации помогают сократить сетевой трафик, выступая в объеди
ненной сети в качестве непреодолимой преграды; они могут быть вложе
ны одна в другую.
Маршрут IDRP представляет собой последовательность RDI. Неко
торые из этих RDI могут быть конфедерациями. При конфигурации каж
Лекция 2: Объединенные сети
209
дой BIS она знает о RD и конфедерациях, к которым она принадлежит, а
также узнает о других BIS, RD и конфедерациях из информации, которой
она обменивается с каждым соседом. Как и для маршрутизации с векто
ром расстояния, маршруты в какойнибудь конкретный пункт назначе
ния накапливаются вне данного пункта назначения. Только маршруты,
которые удовлетворяют требованиям местной политики какойнибудь
BIS и были выбраны для использования, будут переданы в другие BIS. Пе
ресчет маршрутов носит частичный характер и имеет место при наличии
одного их следующих трех событий: получена инкрементная корректи
ровка маршрутизации с новыми маршрутами, отказывает какаянибудь
соседняя BIS или появляется новая соседняя BIS.
В число характеристик IDRP входят следующие:
n Поддержка CLNP QOS
n Устранение петель путем отслеживания всех RD,
пересекаемых роутером
n Сокращение объема маршрутной информации и ее
обработки путем использования конфедераций, компрессии
информации путей RD и других средств
n Обеспечение надежности путем использования встроенных
надежных средств транспортировки
n Обеспечение защиты данных путем использования
криптографической сигнатуры для каждого пакета
n Наличие узлов обслуживания маршрута
n Регенерирующие пакеты RIB
Прозрачное объединение сетей с помощью мостов
Прозрачные мосты (TB) были впервые разработаны Digital
Equipment Corporation в начале 1980 гг. Digital представила свою работу в
IEEE, который включил ее в стандарт IEEE 802.1. TB очень популярны в
сетях Ethernet/IEEE 802.3.
Основы технологии
ТВ названы так потому, что их присутствие и работа являются про
зрачными для хостов сети. После подачи питания на ТВ, они узнают о то
пологии сети путем анализа адреса источника блоков данных, приходя
щих из всех других подключенных сетей. Например, если мост видит, что
какойнибудь блок данных поступил на линию 1 из Хоста А, он делает вы
вод, что до Хоста А можно добраться через сеть, подключенную к линии
1. С помощью этого процесса ТВ строят таблицу.
Лекция 2: Объединенные сети
210
Мост использует свою таблицу в качестве базиса для продвижения
трафика. Когда на один из интерфейсов моста принят блок данных, мост
ищет адрес пункта назначения этого блока данных в своей внутренней
таблице. Если таблица содержит взаимосвязь между адресом пункта на
значения и любым из портов этого моста, за исключением того, в которой
был принят этот блок данных, то блок данных продвигается из указанно
го порта. Если не найдено никакой взаимосвязи, то блок данных отправ
ляется лавинной адресацией во все порты, кроме порта вхождения блока
данных. Широковещательные сообщения и сообщения многопунктовой
адресации также отправляются лавинной адресацией таким же образом.
ТВ успешно изолирует внутрисегментный трафик, тем самым со
кращая трафик, видимый в каждом отдельном сегменте. Это обычно
улучшает время реакции сети, видимое пользователю. Степень сокраще
ния трафика и улучшения времени реакции зависят от объема межсег
ментного трафика относительно общего трафика, а также от объема ши
роковещательного и многопунктового трафика.
Петли в сетях, объединенных с помощью мостов
Без протокола взаимодействия между мостами алгоритм ТВ отказы
вает, когда между двумя любыми LAN объединенной сети имеется не
сколько трактов, включающих в себя мосты и локальные сети.
Помимо основных проблем связности, потенциально серьезной
проблемой является размножение широковещательных сообщений в се
тях с петлями.
Лекция 2: Объединенные сети
211
Топология с петлями может быть полезной, но также и потенциаль
но вредной. Петля подразумевает существование нескольких трактов че
рез объединенную сеть. В сети с несколькими трактами от источника до
пункта назначения общая помехоустойчивость может увеличиться благо
даря улучшенной топологической гибкости.
Алгоритм связующего дерева (SpanningDTree Algoritm)
(STA)
Алгоритм был разработан для того, чтобы сохранить преимущества
петель, устранив их проблемы. Первоначально алгоритм был документи
рован корпорацией Digital — основным поставщиком Ethernet. Новый ал
горитм, разработанный Digital, был впоследствии пересмотрен комите
том IEEE 802 и опубликован в спецификации IEE 802. 1d в качестве
алгоритма STA.
STA предусматривает свободное от петель подмножество топологии
сети путем размещения таких мостов, которые, если они включены, то об
разуют петли в резервном (блокирующем) состоянии. Порты блокирую
щего моста могут быть активированы в случае отказа основного канала,
обеспечивая новый тракт через объединенную сеть.
STA пользуются выводом из теории графов в качестве базиса для
построения свободного от петель подмножества топологии сети. Теория
графов утверждает следующее: Для любого подсоединенного графа, состоя/
щего из узлов и ребер, соединяющих пары узлов, существует связующее дере/
во из ребер, которое поддерживает связность данного графа, но не содержит
петель.
Каким образом STA устраняет петли? STA требует, чтобы каждому
мосту был назначен уникальный идентификатор. Обычно этот идентифи
катор является одним из адресов МАС данного моста, который дополнен
приоритетом. Каждому порту во всех мостах также назначается уникаль
ный (в пределах этого моста) идентификатор (как правило, его собствен
ный адрес МАС). И наконец, каждый порт моста взаимосвязан с затрата
ми какогонибудь тракта. Затраты тракта представляют собой затраты на
передачу какогонибудь блока данных в одну из локальных сетей через
этот порт.
Первым шагом при вычислении связующего дерева является выбор
корневого моста (root bridge), который представляет собой мост с наи
меньшим значением идентификатора моста. Допустим, корневым мостом
является Мост 1. Далее определяется корневой порт (root port) во всех ос
тальных мостах. Корневой порт моста — это порт, через который можно
попасть в корневой мост с наименьшими комбинированными затратами
тракта. Эта величина (т.е. наименьшие комбинированные затраты тракта
до корневого моста) называется затратами корневого тракта (root path
cost).
Лекция 2: Объединенные сети
212
И наконец, определяются назначенные мосты (designated bridges) и
их назначенные порты (designated ports). Назначенный мост — это тот
мост каждой локальной сети, который обеспечивает минимальные затра
ты корневого тракта. Назначенный мост локальной сети является единст
венным мостом, который позволяет продвигать блоки данных в ту ло
кальную сеть (и из нее), для которой этот мост является назначенным.
Назначенный порт локальной сети — это тот порт, который соединяет ее
с назначенным мостом.
В некоторых случаях два или более мостов могут иметь одинаковые
затраты корневого тракта.
Расчет связующего дерева имеет место при подаче питания на мост
и во всех случаях обнаружения изменения топологии. Для расчета необ
ходима связь между мостами связующего дерева, которая осуществляется
через сообщения конфигурации (иногда называемые протокольными ин
формационными единицами моста — bridge protocol data units, или
BPDU). Сообщения конфигурации содержат информацию, идентифици
рующую тот мост, который считается корневым (т.е. идентификатор кор
невого моста), и расстояние от мостаотправителя до корневого моста (за
траты корневого тракта). Сообщения конфигурации также содержат
идентификаторы моста и порта мостаотправителя, а также возраст ин
формации, содержащейся в сообщении конфигурации.
Мосты обмениваются сообщениями конфигурации через регуляр
ные интервалы времени (обычно 14 сек.). Если какойнибудь мост отка
зывает (вызывая изменение в топологии), то соседние мосты вскоре об
наруживают отсутствие сообщений конфигурации и инициируют
пересчет связующего дерева.
Все решения, связанные с топологией ТВ, принимаются логически.
Обмен сообщениями конфигурации производится между соседними мос
тами. Центральные полномочия или администрация управления сетевой
топологией отсутствуют.
Формат блока данных (фрейма)
Мосты ТВ обмениваются сообщениями конфигурации (configura
tion messages) и сообщениями об изменении в топологии (topology
change). Мосты обмениваются сообщениями конфигурации для установ
ления топологии сети. Сообщения об изменении топологии отправляют
ся после обнаружения какогонибудь изменения в топологии для указа
ния того, что должен быть произведен повторный прогон STA.
Первым полем сообщения конфигурации ТВ является поле иденти
Лекция 2: Объединенные сети
213
фикатора протокола (protocol identifier), которое содержит нулевое значе
ние.
Вторым полем в сообщении конфигурации ТВ является поле вер
сии (version), которое содержит нулевое значение.
Третьим полем в сообщении ТВ является поле типа сообщения
(message type), которое содержит нулевое значение.
Четвертым полем в сообщении конфигурации ТВ является одно
байтовое поле флагов (flags). Бит ТС сигнализирует об изменении в топо
логии. Бит ТСА устанавливается для подтверждения приема сообщения
конфигурации с установленным битом ТС. Другие шесть битов этого бай
та не используются.
Следующим полем в сообщении конфигурации ТВ является поле
идентификатора корневого моста (root ID). Это 8байтовое поле иденти
фицирует корневой мост путем перечисления его 2байтового приорите
та, за которым следует его 6байтовый ID.
За полем ID корневого моста идет поле затрат корневого тракта
(root path cost), которое содержит затраты тракта от моста, который от
правляет конфигурационное сообщение, до корневого моста.
Далее идет поле идентификатора моста (bridge ID), которое иденти
фицирует приоритет и ID моста, отправляющего сообщение.
Поле идентификатора порта (port ID) идентифицирует порт, из ко
торого отправлено конфигурационное сообщение. Это поле позволяет
обнаруживать и устранять петли, образованные несколькими подключен
ными мостами.
Поле возраста сообщения (message age) определяет промежуток вре
мени, прошедшего с момента отправки корневым мостом конфигураци
онного сообщения, на котором базируется текущее конфигурационное
сообщение.
Поле максимального возраста (maximum age) указывает, когда теку
щее конфигурационное сообщение должно быть стерто.
Поле времени приветствия (hello time) обеспечивает период време
ни между конфигурационными сообщениями корневого моста.
И наконец, поле задержки продвижения (forward delay) обеспечива
ет промежуток времени, в течение которого мосты должны выжидать,
прежде чем перейти в новое состояние после изменения в топологии. Ес
ли переходы какогонибудь моста происходят слишком быстро, то не все
каналы сети могут оказаться готовыми для изменения их состояний, в ре
зультате чего могут появиться петли.
Лекция 2: Объединенные сети
214
Сообщения о топологических изменениях состоят всего из 4 байтов.
Они включают в себя поле идентификатора протокола (protocol identifier),
которое содержит нулевое значение, поле версии (version), которое содер
жит нулевое значение и поле типа сообщения (message type), которое
содержит значение 128.
Объединение сетей с помощью мостов
«ИсточникDМаршрут»
Алгоритм SourceRoute Bridging (SRB) (объединение с помощью
мостов «источникмаршрут») был разработан IBM и предложен комитету
IEEE 802.1 в качестве средства объединения локальных сетей с помощью
мостов. После того, как комитет предпочел другой конкурирующий стан
дарт, сторонники SRB предложили его комитету IEEE 802.5, который
впоследствии включил его в спецификацию локальной сети IEEE
802.5/Token Ring.
За первым предложением IBM последовало предложение нового
стандарта объединения с помощью мостов в комитет IEEE 802: Source
Route Transparent (SRT) (Прозрачное объединение «источникмаршрут»).
SRT полностью устраняет мосты «источникмаршрут» (SRB), предлагая
взамен два типа мостов LANTB и SRT. Несмотря на то, что SRT получил
одобрение, мосты SRB попрежнему широко применяются в сетях.
Алгоритм SRB
Свое название мосты SRB получили потому, что они предполагают
размещение полного маршрута от источника до пункта назначения во
всех межсетевых (LAN) блоках данных, отправляемых источником. SRB
хранят и продвигают эти блоки данных в соответствии с указаниями о
маршруте, содержащимися в соответствующем поле блока данных.
Формат блока данных (фрейма)
Подполе типа (type) в RIF указывает на количество узлов, в которые
должен быть отправлен данный блок данных: в один узел, в группу узлов,
включающих в себя связующее дерево данной объединенной сети, или во
все узлы. Первый тип называется «специально направленным» (specifical
ly routed) блоком данных, второй тип — «разведчиком связующего дере
ва» (spanningtree explorer), а третий тип — «разведчиком всех трактов»
(allpaths explorer). Разведчик связующего дерева может быть использован
в качестве транзитного механизма для блоков данных с многопунктовой
адресацией. Он может быть также использован в качестве замены развед
чика всех трактов в запросах об исходящих маршрутах. В этом случае
пункт назначения в ответ присылает разведчика всех трактов.
Подполе длины (length) обозначает общую длину RIF в байтах.
Лекция 2: Объединенные сети
215
Бит D указывает направление движения блока данных (прямое или
обратное).
Поле «самый большой» (largest) обозначает самый большой блок
данных, который может быть обработан вдоль всего этого маршрута.
Полей описателя маршрута (route descriptor) может быть несколько.
Каждое из них содержит пару «номер кольца/номер моста», которая оп
ределяет какуюнибудь часть маршрута. Таким образом, маршруты пред
ставляют собой просто чередующиеся последовательности номеров LAN
и мостов, которые начинаются и заканчиваются номерами LAN.
Объединение смешанных носителей с помощью
мостов
Прозрачные мосты (transparent bridges — TB) в основном встреча
ются в сетях Ethernet, в то время как мосты SRB встречаются почти ис
ключительно в сетях Token Ring. Оба метода объединения сетей с помо
щью мостов (ТВ и SRB) популярны, поэтому естественно возникает
вопрос о существовании какогонибудь метода, который позволил бы
объединить их.
Основы технологии
Трансляционное объединение с помощью мостов (Translational
bridging — TLB) обеспечивает относительно недорогое решение некото
рых из многочисленных проблем, связанных с объединением с помощью
моста доменов ТВ и SRB. TLB впервые появился в серединеконце 1980
гг., но ни одна из организаций по стандартам не стала заниматься им. В
результате многие аспекты TLB предоставлены для решения тому, кто ре
ализует его.
В 1990 г. IBM устранила некоторые из недостатков TLB путем вве
дения «Прозрачного объединения с помощью моста «источникмаршрут»
(SourceRoute TransparentSRT). SRT может продвигать трафик из конеч
ных узлов сети как с прозрачным объединением, так и с объединением
«источникмаршрут», и образовывать общее связующее дерево с мостами
TB, позволяя тем самым конечным станциям каждого типа сообщаться с
конечными станциями такого же типа в сети с произвольной топологией.
В конечном итоге, целью объединения доменов ТВ и SRB является
возможность сообщения между конечными станциями ТВ и SRB.
Трудности трансляции
Существует ряд трудностей, связанных с обеспечением связи меж
ду конечными станциями домена Ethernet/TB и конечными станциями
домена SRB/Token Ring, которые перечислены ниже:
Лекция 2: Объединенные сети
216
n Несовместимый порядок организации битов. Хотя и
Ethernet, и Token Ring поддерживают 48битовые адреса
МАС, внутреннее аппаратное представление этих адресов
различно. Token Ring считает битом высшего порядка
какогонибудь байта первый бит, встречаемый в
последовательном потоке битов, представляющим адрес. В
Ethernet же, напротив, первый встреченный бит считается
битом низшего порядка.
n Адреса встроенного управления доступом к носителю
(МАС). В некоторых случаях адреса МАС фактически
содержатся в информационной части блока данных.
Например, Протокол разрешения адреса (ARP), который
является популярным протоколом в сетях ТСР/IP,
размещает аппаратные адреса в информационной части
блока данных канального уровня. Преобразование адресов,
которые могут находиться в информационной части блока
данных или их может не быть там, является нелегкой
задачей, так как они должны обрабатываться индивидуально
в каждом отдельном случае.
n Несовместимые максимальные размеры единиц передачи
(MTU). Token Ring и Ethernet обеспечивают разные
максимальные размеры блоков данных. MTU Ethernet равен
примерно 1500 байтам, в то время как блоки данных Token
Ring могут быть значительно больше. Так как мосты не
могут выполнять фрагментацию и повторную сборку
пакетов, то пакеты, превышающие MTU сети, должны быть
отброшены.
n Обработка операций бита состояния блока данных. Блоки
данных Token Ring содержат три бита состояния блока
данных: А, С и Е. Назначение этих битов — сообщить
источнику блока данных, видел ли пункт назначения этот
блок данных (задан бит А), скопировал ли его (задан бит С)
и (или) обнаружил ли ошибки в этом блоке данных (задан
бит Е). Так как Ethernet не обеспечивает этих битов, то
изготовителям моста Ethernet/Token Ring предоставлено
самим решать проблему этих битов.
n Обработка эксклюзивных функций Token Ring. Некоторые
биты Token Ring не имеют следствия в Ethernet. Например,
Ethernet не имеет механизма приоритетов, в то время как
Token Ring имеет его. В числе других битов Token Ring,
которые должны быть отброшены при преобразовании
блока данных Token Ring в блок данных Ethernet, бит
Лекция 2: Объединенные сети
217