Файл: Проектирование маршрутизации в трёх двухуровневых сетях с использованием протокола OSPF (Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия).pdf

1. По используемому алгоритму (дистанционно-векторные протоколы, протоколы состояния каналов связи)
2. По области применения (для внутридоменной маршрутизации, для междоменной маршрутизации)

В дистанционно-векторных протоколах маршрутизаторы:

1. Определяют направление (вектор) и расстояние до нужного узла сети
2. Периодически пересылают таблицы маршрутизации друг другу
3. В регулярных обновлениях маршрутизаторы узнают об изменениях топологии сети

Протокол маршрутизации по состоянию каналу лучше по нескольким причинам:

1. Точное понимание топологии сети. Протоколы маршрутизации состояния канала создают дерево кратчайших путей в сети. Таким образом, каждый маршрутизатор точно знает, где находится его «собрат». В дистанционно-векторных протоколах такой топологии нет.
2. Быстрая сходимость. Получая пакет состояния канала LSP, маршрутизаторы сразу же рассылают этот пакет дальше. В дистанционно-векторных протоколах маршрутизатор должен сначала обновить свою таблицу маршрутизации, прежде чем разослать его на другие интерфейсы.
3. Управляемые событиями обновления.

LSP отправляются только тогда, когда происходят изменения в топологии и только информацию, касающуюся этого изменения.

Разделение на зоны. Протоколы состояния канала используют понятие зона — область в пределах который распространяется маршрутная информация. Это разделение помогает снизить нагрузку на ЦП маршрутизатора и структурировать сеть.

Примеры протоколов состояния канала: OSPF, IS-IS.

Примеры дистанционно-векторных протоколов: RIP, IGRP.

Другое глобальное разделение протоколов по области применения: для внутредоменной маршрутизации IGP, для междоменной маршрутизации EGP.

IGP (Interior Gateway Protocol) — протокол внутреннего шлюза. К ним относят любые протоколы маршрутизации, используемые внутри автономной системы (RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS-IS). Каждый IGP-протокол представляет один домен маршрутизации внутри автономной системы.

EGP (Exterior Gateway Protocol) — протокол внутреннего шлюза. Обеспечивает маршрутизацию между различными автономными системами. Протоколы EGP обеспечивают соединение отдельных автономных систем и транзит передаваемых данных между этими автономными системами. Пример протокола: BGP.

Автономная система (authonomous system, AS) — это набор сетей, которые находятся под единым административным управлением и в которых используется единая стратегия и правила маршрутизации.

Автономная система для внешних сетей выступает как единый объект.

---

Домен маршрутизации — это совокупность сетей и маршрутизаторов, использующих один и тот же протокол маршрутизации.

Рисунок 3 Структура протоколов динамической маршрутизации

Глава 2. Разработка проектных решений

Разработка и обоснование структуры сети

Компания расположена в небольшом здании и занимает множество кабинетов, строится иерархическая структура сети, которая изображена на рисунке 5. В серверной устанавливаются коммутаторы, которые соединяют компьютеры с одного или нескольких помещений. Кабель от каждой коммуникационной розетки заводится в серверную и кроссируется на патч-панель. Подключение к коммутатору происходит при помощи патч-кордов.

Этажные коммутаторы устанавливается в серверной. Главный маршрутизатор и серверное оборудование устанавливаются также в серверной.

В связи с тем, что предприятие имеет разные отделы и обрабатывает разную информацию, смотрите таблицу 3, целесообразно учитывать специфику данных при проектировании сети.

Таблица 3

Вид информации	Назначение (прикладная система)	Режим передачи	Критичность доставки (QoS)	Категория доступа
Файлы ( Документы)	Microsoft Office	Мгновенный	Высокий приоритет	Бесперебойный
Бухгалтерские и иные данные	1С	Мгновенный	Высокий приоритет	Бесперебойный
Интернет	Internet Exploer	Мгновенный	Высокий приоритет	Бесперебойный
Хранилище данных	Mysql	Мгновенный	Высокий приоритет	Бесперебойный

Рисунок 4 Логическая структура сети

Разрабатывая сеть, необходимо соблюдать несколько принципов.

Во-первых, возможность лёгкого добавления новых точек. Ввиду расширения сети в дальнейшем, появится необходимость добавления новых рабочих мест, поэтому это очень актуально.

Во-вторых, осуществление высокой скорости работы. Для решения этой проблемы было решено использовать 24-портовые коммутаторы Коммутатор Cisco Catalyst. Это даст нам как независимость в количестве подключения новых пользователей, так и ограниченное число узлов в сети, что обеспечит скорость связи.

---

В-третьих, высокая надёжность и отказоустойчивость. Здание состоит из трёх этажей. Для надёжности общей структуры сети, каждый этаж будет иметь свой горизонтальный уровень коммутаторов, выход из строя любого из них не помешает работе остальной сети.

Соблюдая данные принципы, будет построена надёжная и современная локальная вычислительная сеть, которая будет выполнять все необходимые задачи.

Протокол OSPF и обоснования его использования

Функционирование OSPF, которое рассматривается в общих чертах, выглядит не таким уж сложным. По сути, OSPF позволяет составить полную схему объединенной сети, а затем выбрать на основе этой схемы маршрут с наименьшей стоимостью. В соответствии со спецификацией OSPF, каждый маршрутизатор должен иметь полную схему всей сети. При отказе одного из каналов, OSPF позволяет быстро найти и применить альтернативный маршрут к получателю на основе такой схемы; при этом вероятность формирования маршрутных циклов исключена. Поскольку маршрутизаторы OSPF имеют информацию обо всех маршрутах в сети, они способны легко определить, может ли тот или иной маршрут вызвать цикл. OSPF — это протокол, в котором учитывается состояние каналов. Его функционирование основано на получении данных о состоянии сетевых соединений, или каналов.

Исключительно важной предпосылкой успешного формирования схемы топологии сети в OSPF является получение сведений о состоянии каждого канала, подключенного к каждому маршрутизатору. Спецификация OSPF предусматривает получение информации о том, к какому сетевому устройству подключен каждый канал, а затем формирование базы данных, включающей сведения обо всех каналах в сети, и применение алгоритма SPF. Для определения кратчайших маршрутов ко всем получателям. Поскольку каждый маршрутизатор имеет одну и ту же точную схему топологии, спецификация OSPF не требует передачи обновлений через регулярные интервалы. Если не происходят изменения, маршрутизатор OSPF, как и маршрутизатор EIGRP, не передает практически никакой служебной информации.

Благодаря описанным выше характерным особенностям функционирования, OSPF обладает многими явными преимуществами над дистанционно-векторными протоколами, включая перечисленные ниже.

1. Протокол OSPF позволяет уменьшить сетевые издержки, необходимые для передачи обновлений маршрутов, за счет использования много адресатной рассылки обновлений маршрутов, передачи обновлений маршрутов только при обнаружении какого-либо изменения (вместо периодической отправки всей таблицы маршрутизации) и передачи изменений в таблице маршрутизации (а не всей таблицы), только если обновление становится необходимым.
2. Протокол OSPF предусматривает включение маски подсети в обновления маршрутов.
3. Поддержка несвязных сетей.
4. Поддержка суммирования маршрутов вручную.
5. Краткая продолжительность перехода в установившееся состояние. В хорошо спроектированной сети OSPF переход в установившееся состояние после отказа любого канала происходит очень быстро, поскольку протокол OSPF обеспечивает сопровождение полной топологической базы данных с информацией обо всех маршрутах в рассматриваемой области OSPF.
6. Формирование топологии без циклов.
7. Отсутствие иных ограничении на количество транзитных переходов к сети, кроме возможностей самих маршрутизаторов и длины поля TTL в пакете IP.

---

Кроме того, поскольку спецификации OSPF является полностью открытой, она позволяет обеспечить функциональную совместимость между маршрутизаторами, которые выпускаются разными изготовителями.

Несмотря на все эти преимущества, протокол OSPF имеет несколько явных недостатков, и проводится сравнение OSPF с протоколом RIP.

Мгновенный рост и расширение сегодняшних сетей выдвинули RIP к своим пределам. RIP имеет некоторые ограничения, которые могут вызвать проблемы в больших сетях:

1. Протокол RIP поддерживает максимум 15 переходов. Сеть RIP с диапазоном более 15 переходов (15 маршрутизаторов) рассматривается как недоступная.
2. Протокол RIP не может обрабатывать маски подсети переменной длины (VLSM). В условиях нехватки IP-адресов отсутствие гибкости и эффективности, которые предлагает назначение IP-адресов с использованием VLSM, является серьезным недостатком.
3. Периодические широковещательные сообщения полной таблицы маршрутизации используют большое количество пропускной способности. Это основная проблема с большими сетями, особенно на медленных каналах и облаках WAN.
4. Сходимость RIP медленнее, чем у SPF. В больших сетях определение соответствия занимает порядка минуты. Маршрутизаторы RIP проходят период удержания и сбора мусора и медленно информации о времени ожидания, которая не была недавно получена. Это не используется в больших окружениях и может привести к несогласованности маршрутизации.
5. Таких понятий, как задержки в сети и нагрузка каналов, для RIP не существует. Решения о маршрутизации основываются на числе переходов. Даже если более длинный путь имеет лучшую совокупную пропускную способность канала и меньше задержек, путь с минимальным количеством скачков назначению всегда предпочитается.
6. Сети RIP являются однородными. Отсутствует понятие областей или границ. С появлением бесклассовой маршрутизации и интеллектуального использования агрегирования и суммирования, сети RIP морально устарели.

В новой версии протокола RIP, которая называется RIP2, было представлено несколько усовершенствований. RIP2 обращается к ошибкам VLSM, проверки и многоадресных обновлений маршрутизации. RIP2 – это незначительное улучшение по сравнению с RIP (теперь называется RIP1), так как сохранены ограничения счетчика переходов и низкая сходимость, которая необходима для современных больших сетей.

OSPF, с другой стороны, решает большинство проблем, ранее представленных:

• С OSPF число переходов не ограничивается.
• Интеллектуальное использование VLSM очень удобно при назначение IP-адреса.
• OSPF использует мульти адресную рассылку IP для отправки обновлений состояния канала. Это обеспечивает меньшую обработку на маршрутизаторах, которые не ожидают пакетов OSPF. Также, обновления отправляются только в случае возникновения изменений маршрутизации, а не периодически. Это обеспечивает более эффективное использование пропускной способности.
• Сходимость OSPF выше, чем у RIP. Это связано с тем, что изменения маршрутизации распространяются мгновенно, а не периодически.
• OSPF предлагает более эффективное выравнивание нагрузки.
• OSPF предлагает логическое определение сетей, подразумевающее разделение маршрутизаторов на области. Это ограничивает взрыв обновлений состояния канала по всей сети. При этом также обеспечивается механизм сбора маршрутов и сокращение ненужного распространения информации подсети.
• OSPF учитывает аутентификацию маршрутизации с использованием различных методов аутентификации по паролю.
• Протокол OSPF обеспечивает передачу и маркировку внешних маршрутов, внедренных в автономную систему. При этом отслеживаются внешние маршруты, введенные внешними протоколами, такими как BGP.

---

Это, конечно, приводит к большему количеству сложности в конфигурации и устранении проблем сетей OSPF. Администраторам, которые используются к простоте RIP, бросают вызов с объемом новой информации, который они должны изучить, чтобы не отставать от сетей OSPF. Кроме того, это представляет больше издержек в распределении памяти и загрузке ЦПУ. Некоторые из маршрутизаторов, выполняющие RIP, возможно, нуждаются в обновлении для того, чтобы выдерживать возросшую нагрузку, создаваемую OSPF.

Протокол OSPF и обоснование решения по техническому и программному обеспечению сети

Для объединения точек в единую сеть нужно выбрать коммутатор.

Если смотреть статистику на рынке коммутаторов, то лидирующую позицию по числу продаж в мире занимает компания Cisco. Второе место по числу продаж в мире занимает компания D-Link, которая имеет большой отрыв от остальных конкурентов. За год компания D-Link увеличила свои продажи вдвое и тем самым пытается догнать лидирующую компанию в этом сегменте.

Оборудование Cisco намного дороже оборудования D-Link, но в то же время оборудование Cisco отличается:

1. Лучшей надежностью.
2. Гибкостью настройки.
3. Взаимосвязанностью продуктов Cisco между собой – разные устройства, выполняющие разные функции, имеют возможность зависеть друг от друга и управлять друг другом.
4. Широкие возможности поиска неисправностей, эти инструменты встроены практически во все устройства Cisco.
5. Количеством технологий, протоколов, идеологий, позволяющих расширить возможности сети.
6. Более высокой производительностью. Существуют уникальные устройства компании Cisco, способные обеспечить связью не только большое предприятие, но и даже небольшое государство.
7. Централизацией, то есть устройствами Cisco можно управлять ис-пользуя мощные комплексы. Имеется возможность собирать всевозможнейшую статистику и анализировать ее.

Вывод: оборудование компании Cisco имеет огромные преимущества перед оборудованием компании D-Link практически по всем параметрам. Оборудование Cisco широко используется в сетях не только малых, но и больших предприятий, его часто используют провайдеры интернета. Имеет самую гибкую и тонкую настройку оборудования, что позволяет расширить функционал сети, не используя дополнительного оборудования, путем ввода специальных команд и, так же имеет более стабильную и уверенную работу протокола OSPF. По этим причинам были выбраны модели компании Cisco.

Работа протокола OSPF основывается на состоянии канала. Канал можно считать интерфейсом на маршрутизаторе. Состояние канала – это описание интерфейса и его отношений с соседними маршрутизаторами. Описание интерфейса должно включать, например, его IP-адрес, маску, тип сети, к которой он подключен, маршрутизаторы, подключенные к этой сети и т.п. Коллекция всех состояний каналов формирует базу данных состояний каналов.

---