Файл: Разработка двухуровневой маршрутизируемой сети для сети кинотеатров с использованием протокола EIGRP.pdf

Один из кинотеатров на волне удачных кинорелизов принял решение о расширении своих границ за пределы родного района. Но тут же встал вопрос как наладить обмен рабочей информации и важных сведений между филиалами.

По задумке новые кинотеатры должны были расположится в двух равно отдаленных местах, тем самым покрывая еще несколько районов, жители которых доселе жили вне доступности к синематографу на большом экране.

Компьютерные сети будут содержать несколько серверов для обеспечения устойчивого доступа к данным. По мимо них также будут рабочие станции, за которыми будут осуществлять рабочую деятельность сотрудники кинотеатра. Все составные части компьютерных сетей соединяются в единую рабочую среду посредством собственных каналов связи.

Компьютерные сети можно рассматривать как совокупность локальных вычислительных сетей отделов, цехов, филиалов. Главным требованием к компьютерной сети любого размера является обеспечение возможности доступа к разделяемым ресурсам на любом компьютере или сервере в сети. Данное требование влечет за собой решение остальных задач по надежности, производительности, расширяемости, масштабируемости, безопасности, управляемости.

Так же стояла задача сделать масштабируемую сеть с возможностью ее расширения в случае открытия еще нескольких кинотеатров.

Масштабируемость сети — это возможность соединять между собой составные части сети, которые в свою очередь определенным образом структурированы. Составные части, а это локальные вычислительные сети, в хорошо структурированной и масштабируемой системе имеют трехуровневую организацию. Трехуровневая организация локальной вычислительной сети выделяет верхний уровень - уровень ядра, далее уровень распределения и самый нижний уровень - уровень доступа. В более крупной сети при подключении к уровню доступа трехуровневой модели более мелкой сети и задает принцип масштабируемости.

Для соответствия требований масштабируемости, которые предъявляются к современным корпоративным компьютерным сетям необходимо решать задачи маршрутизации между различными локальными вычислительными сетями, входящими в состав общей сети предприятия, а также к глобальной сети.

И так, на основе всего вышеизложенного было принято решение в проектирование маршрутизации в трех двухуровневых сетях с использованием протокола маршрутизации EIGRP.

Определим перечень задач, которые рассмотрены и решены в данной работе:

- выполнить анализ структуры сети кинотеатров для проектирования компьютерной сети между филиалами;

- разработать топологию и структуру сети для объединения трех двухуровневых сетей;

- выполнить рабочую модель проектируемой компьютерной сети;

- настроить активное сетевое оборудования для работы протокола маршрутизации EIGRP;

- выполнить проверки достигнутых целей в рабочей модели сети.

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1. Характеристика предприятия и его деятельности

Для проектирования сети выделим список наиболее главных подразделений и их базирования. Организационная структура представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

1 Филиал. В нем находится

1.1. Дирекция

1.2. Бухгалтерия

1.3. Планово-финансовый отдел

1.4. Кадровик

1.5. Кассиры

1.6. Технический отдел

2 Филиал. В нем находится

2.1. Кассиры

2.2. Отдел рекламы

2.3. Технический отдел

3 Филиал. В нем находится

3.1. Кассиры

3.2. Технический отдел

3.3. Резервное хранилище информации

Установим требования к разрабатываемой сети:

- все подразделения должны иметь доступ к любым внутренним ресурсам сети не зависимо от их географического положения;

- обеспечить безопасное функционирование сети;

- каждому сотруднику предприятия предоставить возможность доступа к сети Internet;

- обеспечить расширение и масштабируемость корпоративной сети при последующем открытии новых кинотеатров.

1.2. Современные методы построения сетей для решения сходных задач

В данном пункте будет разобран EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) протокол, чтобы охарактеризовать и пояснить чем был обусловлен его выбор и спроектировать с помощью него сеть.

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) EIGRP — протокол маршрутизации, разработанный фирмой Cisco на основе протокола IGRP той же фирмы. Релиз протокола состоялся в 1994 году. EIGRP использует механизм DUAL для выбора наиболее короткого маршрута. Более ранний и практически не используемый ныне протокол IGRP был создан как альтернатива протоколу RIP (до того, как был разработан OSPF). После появления OSPF, Cisco представила EIGRP — переработанный и улучшенный вариант IGRP, свободный от основного недостатка дистанционно-векторных протоколов — особых ситуаций с зацикливанием маршрутов — благодаря специальному алгоритму распространения информации об изменениях в топологии сети. EIGRP более прост в реализации и менее требователен к вычислительным ресурсам маршрутизатора чем OSPF. Также EIGRP имеет более продвинутый алгоритм вычисления метрики DUAL (Diffusing Update ALgorithm), который может использовать 5 различных компонентов для расчета:

Bandwidth (Пропускная способность). Минимальная пропускная способность для данного маршрута (а не сумма цен (cost) в отличие от OSPF).
Delay (Задержка). Суммарная задержка на всём пути маршрута.
Reliability (Надежность). Наихудший показатель надёжности на всём пути маршрута, основанный на keepalive.
Loading (Загруженность). Наихудший показатель загруженности интерфейса на всём пути маршрута, основанный на количестве трафика, проходящего через интерфейс и настроенном на нём параметре bandwidth.
MTU. Минимальный размер MTU на всём пути маршрута.

По умолчанию, EIGRP использует только первые два компонента, т.к. надежность и загруженность - динамические величины, которые могут изменяться до нескольких раз в секунду. Соответственно, каждое изменение вызывает перерасчет метрики для маршрутов и использование процессорной мощности маршрутизатора до 100%. MTU не является динамической величиной, но не используется по причине слабого влияния на метрику маршрута.

Стоит заметить, что усложнение формулы вычисления метрик приводит и к усложнению понимания метрики администратором. Хотя многие сторонники OSPF и считают, что, при прочих равных, EIGRP отрабатывает изменение топологии медленнее чем OSPF, но это скорее заблуждение, поскольку при малом количестве маршрутизаторов EIGRP отрабатывает быстрее, а при усложнении схемы дизайн и архитектура протокола OSPF требует более тщательного внедрения (создание зон и межзонных отношений), что также замедляет обмен маршрутами и усложняет количество вычислений, требуемых для выбора лучшего маршрута. В итоге EIGRP работает сравнительно одинаково, а в некоторых простейших или наоборот более сложных топологиях даже быстрее чем другие, существующие на данный момент, протоколы маршрутизации.

Ещё одно преимущество протокола EIGRP в том, что он способен производить суммаризацию на любом маршрутизаторе на пути, поскольку является протоколом класса "вектор расстояния" (Distance Vector), информация передается от соседа к соседу, где каждый следующий выбирает только лучший маршрут, отдаваемый соседу.

Единственным недостатком протокола EIGRP на данный момент является его ограниченность в использовании оборудования только компании Cisco. Хотя в феврале 2013 года Cisco открыла EIGRP, его внедрение в маршрутизаторы других производителей официально не объявлено.

Из всех 5 протоколов был выбран EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) из-за следующих достоинств:

очень низкое использование сетевых ресурсов во время нормальной работы; только пакеты приветствия переданы на стабильной сети
когда изменение происходит, только изменения таблицы маршрутизации распространяются, не вся таблица маршрутизации; это уменьшает загрузку, которую сам протокол маршрутизации размещает в сеть
короткие времена конвергенции для изменений в топологии сети (в некотором схождении для ситуаций может быть почти мгновенным),

Протокол EIGRP (усовершенствованный внутренний протокол маршрутизации шлюзов) является внутренним протоколом шлюзов, пригодным для различных топологий и сред. В хорошо спроектированной сети EIGRP хорошо масштабируется и обеспечивает чрезвычайно короткое время согласования с минимальным сетевым трафиком.

Двухуровневая сеть выглядит так как это представлено на рисунке 2.

Рисунок 2.

Основными преимуществами EIGRP являются:

очень низкое использование сетевых ресурсов во время нормальной работы; только пакеты приветствия переданы на стабильной сети
когда изменение происходит, только изменения таблицы маршрутизации распространяются, не вся таблица маршрутизации; это уменьшает загрузку, которую сам протокол маршрутизации размещает в сеть
короткие времена конвергенции для изменений в топологии сети (в некотором схождении для ситуаций может быть почти мгновенным),
EIGRP – это улучшенный дистанционно-векторный протокол, который вычисляет кратчайший путь к назначению в рамках сети с помощью алгоритма диффузионного обновления (DUAL).

EIGRP, вместо того, чтобы рассчитывать на полные периодические обновления для схождения, строит таблицу топологии по каждому объявлению его соседей (вместо отбрасывания данных) и выполняет схождение либо поиском подходящего свободного от петель маршрута в таблице топологии, либо, если не знает никакого другого маршрута, запрашивая своих соседей. В случае если какой-то маршрутизатор не отвечает, протокол обращается к таблице топологии с целью найти приемника и сразу начинает использовать новый маршрут.

Из этих кратких пояснений очевидно, что EIGRP должен обеспечить следующее:

система, куда это передает только обновления, необходимые в установленный срок; это выполнено через обнаружение соседей и обслуживание
способ определения путей без петель маршрутизатором
процесс для удаления неверных маршрутов из таблиц топологий для всех маршрутизаторов сети
процесс опроса соседних узлов при поиске путей к потерянному адресу назначения.

2. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

2.1 Разработка и обоснование структуры сети

Для распространения маршрутной информации по сети в EIGRP используется непериодическое последовательное обновление маршрутов. Это означает, что EIGRP пересылает обновления только для изменяющихся маршрутов и только в тот момент, когда такие маршруты изменяются.

Для поиска соседей EIGRP посылает пакеты hello каждые 5 секунд на каналах с высокой пропускной способностью и каждые 60 секунд - на многоадресных каналах с низкой пропускной способностью. Два EIGRP-маршрутизатора могут стать соседями даже в том случае, если таймер hello и таймер удержания не совпадают. Время ожидания включено в пакеты hello, поэтому каждый сосед должен оставаться в рабочем состоянии, даже если интервал hello и таймеры ожидания не совпадают.

Допустим если маршрутизатору 1 необходимо передать информацию маршрутизатору 2, сначала он найдет оптимальные маршруты с наименьшим количеством переходов. Таким образом он определит, что путь до 2 маршрутизатора можно осуществить через один переход как это представлено на рисунке 3. Поэтому он отбросить полученную информацию касательно маршрутов, проходящих через маршрутизаторы 3 и 4.

Рисунок 3.

Смоделируем ситуацию при которой по техническим причинам путь напрямую больше не отвечает, поэтому EIGRP строит таблицу топологии по каждому объявлению его соседей (вместо отбрасывания данных) как это бы произошло, например, с протоколом RIP. После выявления альтернативных путей протокол выбирает лучший путь (допустим, что это путь через четвертый маршрутизатор) а путь через маршрутизатор 3 назначает возможным приемником. Таким образом передача данных будет выглядеть подобным образом что представлен на рисунке 4.