Файл: Проектирование маршрутизации в двух трехуровневых сетях с использованием протокола маршрутизации RIP.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Современные условия ведения хозяйственной деятельности на предприятиях любой формы собственности требуют не только наличия квалифицированного персонала и производственных мощностей, но и передачи огромных информационных ресурсов внутри предприятия и за его пределы.

Крупные предприятия, компании и холдинги могут занимать большие территории, располагаться в разных участках населенного пункта, иметь филиалы в других городах и странах. В настоящее время для обеспечения информационного обмена внутри таких предприятий строятся корпоративные компьютерные сети.

Корпоративные компьютерные сети могут содержать сотни серверов, тысячи рабочих станций, десятки и сотни отдельных локальных вычислительных сетей. Все составные части корпоративных компьютерных сетей соединяются в единую рабочую среду посредством собственных каналов связи, а там где это не возможно или не целесообразно, то и при использовании глобальных связей.

Корпоративные 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.

Расширяемость сети обычно подразумевает быстрое добавление новых рабочих станций или сетей подразделений в существующую корпоративную компьютерную сеть.

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. [1,4,5]

Для выполнения требования масштабируемости, которое предъявляется к современным корпоративным компьютерным сетям необходимо решать задачи маршрутизации между различными локальными вычислительными сетями, входящими в состав общей сети предприятия, а так же к глобальной сети.

Данная работа демонстрирует актуальность предлагаемых решений для объединения вычислительных сетей различного размера в единую корпоративную компьютерную сеть. Особое внимание в работе уделено расширяемости компьютерной сети и ее масштабируемости на основе одного из распространенных протоколов маршрутизации.

Целью работы является проектирование маршрутизации в двух трехуровневых сетях с использованием протокола маршрутизации RIP.

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

- выполнить анализ структуры предприятия для проектирования корпоративной компьютерной сети;

- разработать топологию и структуру сети для объединения двух трехуровневых сетей;

- выполнить рабочую модель проектируемой компьютерной сети;

- настроить активное сетевое оборудования для работы протокола маршрутизации RIP;

- 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 корпоративной сети составим список наиболее крупных структурных подразделений предприятия и обозначим территориальное расположение каждого подразделения.

Предприятие занимает большую площадь и разные помещения, но выделим две обособленные группы: центральный офис и производство.

1. Центральный офис. Находится в отдельном многоэтажном здании.

В здании находятся следующие подразделения:

1.1. Дирекция

1.2. Бухгалтерия

1.3. Отдел маркетинга

1.4. Управление кадрами

1.5. Отдел информационных технологий

2. Производство. Находится в промышленной зоне, занимает большую площадь и располагается в разных помещениях.

Состав производственных подразделений:

2.1. Производственное управление

2.2. Конструкторское бюро

2.3. Отдел внедрения в производство

2.4. Завод 1

2.5. Завод 2

2.6. Склад готовой продукции и комплектации

Определим требования к разрабатываемой сети:

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

- обеспечить безопасность функционирования сети;

- каждому сотруднику предприятия предоставить возможность доступа к сети Internet;

- обеспечить расширение и масштабируемость корпоративной сети при последующем наращивании мощностей.

1.2. Современные методы построения сетей для решения сходных задач

Любую вычислительную сеть можно представить в виде трехуровневой иерархической модели, впервые предложенной инженерами компании CISCO. [4] Предложенная модель, которая изображена на рисунке 1, содержит три уровня: уровень доступа, уровень распределения и уровень ядра.

Рисунок 1. Трехуровневая иерархическая модель сети

Трехуровневая иерархическая модель легко представляет любые компьютерные сети, от маленьких локальных вычислительных сетей до огромных сетей масштаба корпораций. На рисунке 2 представлена трехуровневая модель небольшой локальной вычислительной сети. Как видно из рисунка 2 в маленьких сетях уровни могут быть вырождены и объединены, за счет использования современных сетевых устройств. Если в сети размера небольшого отдела применить современный маршрутизатор, который оснащен несколькими портами для подключения рабочих станций, то данный маршрутизатор будет выполнять функции всех трех уровней.

Рисунок 2. Модель сети с вырожденным уровнем распределения

Предложенная иерархическая модель позволяет развивать и укрупнять уже существующую вычислительную сеть по мере роста предприятия и соответственно сети или проектировать новые крупные сети.

Такой подход позволяет реализовывать принципы масштабируемости сети. На рисунке 3 изображена вычислительная сеть предприятия, которая объединяет несколько рабочих групп, а на рисунке 4 представлена сеть еще более крупного масштаба, на которой для простоты изображения не указаны конечные узлы уровня доступа.

Рисунок 3. Модель сети, объединяющая несколько рабочих групп

Рисунок 4. Модель сети крупного масштаба

Для построения компьютерных сетей с возможностями больше чем локальная вычислительная сеть рабочей группы без доступа к Internet, требуется применение маршрутизаторов и протоколов маршрутизации. Протоколы маршрутизации предназначены для передачи пакетов данных между разными вычислительными сетями. Протоколы маршрутизации бывают статические и динамические. Статические протоколы маршрутизации требуют ручного введения всех маршрутов до всех известных сетей. Протокол статической маршрутизации целесообразно использовать в небольших и относительно стабильных сетях, поэтому для решения поставленной задачи будем рассматривать протоколы динамической маршрутизации. При динамической маршрутизации данные о маршрутах к сетям обновляются автоматически в зависимости от изменений топологии сети. [1]

Протоколы динамической маршрутизации подразделяют на протоколы внутренней и внешней маршрутизации.

Протоколы динамической внешней маршрутизации предназначены для эффективной передачи данных во внешних магистралях между большим количеством корпоративных сетей.

Маршрутизация для корпоративной компьютерной сети выполняется протоколами динамической внутренней маршрутизации. К данным видам протоколов относятся протокол RIP версии 1 и протокол RIP версии 2.

В документации [2,4,5] к протоколам маршрутизации введен термин автономная система. Автономная система это совокупность устройств, принимающих участие в работе одного протокола и управляемых одной организацией. В данной работе под автономной системой будем понимать разрабатываемую корпоративную компьютерную сеть предприятия.

Для реализации данного проекта рассмотрим более подробно протокол динамической внутренней маршрутизации RIP версии 1 и протокол RIP версии 2, определим их достоинства и недостатки, и выберем наиболее подходящий протокол.

Протокол RIP (Routing Information Protocol) это простой протокол, который использует дистанционный вектор расстояния. Дистанционный вектор расстояния определяет количество маршрутизаторов через которые проходит пакет данных из одной компьютерной сети в другую. Общая задача маршрутизации решается на основе анализа таблиц маршрутизации, размещенных во всех маршрутизаторах и конечных узлах сети, но каждая таблица имеет свой размер и полноту. [10]

Таблица маршрутизации содержит следующие поля для каждой записи (каждая запись указывает на сеть назначения или хост назначения):

- адрес назначения (IP адрес сети или хоста);

- маршрутизатор (ближайший мрашрутизатор на пути к сети назначения);

- интерфейс (физический интерфейс, через который передаются пакеты данных к ближайшему маршрутизатору);

- метрика (число, которое указывает дистанцию до сети или хоста назначения).

Таблица маршрутизации может содержать и другие поля для каждой записи.

При инициализации каждый маршрутизатор автоматически выстраивает таблицу маршрутизации до сетей к которым он подключен своими интерфейсами. Соседние маршрутизаторы в сети обмениваются служебной информацией друг с другом и передают известный им вектор расстояний до всех известных им сетей. Данная информация анализируется принявшим маршрутизатором и далее происходит корректировка маршрута и вектора расстояния, если есть такая необходимость. По истечении некоторого времени каждый маршрутизатор выстроит полную таблицу маршрутов. Обмен служебной информацией происходит периодически один раз в 30 секунд, поэтому информация в таблицах маршрутизации будет актуальной.

Протокол RIP версии 1 является одним из старейших протоколов обмена информацией о маршрутизации, но, тем не менее, очень широко распространен.

К достоинству этого протокола следует отнести простоту настройки. Обычно достаточно только указать сетевой адрес интерфейса маршрутизатора, на котором протокол RIP версии 1 будет включен.

Однако существуют и существенные недостатки.

Большой недостаток протокола RIP версии 1 — невозможность работать с адресами подсетей с масками переменной длины. В некоторых случаях это может привести к неэффективному использованию адресного пространства и как следствие к дефициту IP адресов.

Другой недостаток – рассылка информации об обновлении маршрутов происходит на широковещательный адрес.

Третий важный недостаток – отсутствие механизмов аутентификации при передачи маршрутной информации между соседями.

Протокол RIP версии 2 является более совершенным и лишен недостатков протокола версии 1. Данный протокол поддерживает бесклассовую адресацию, т.е. можно использовать маски в переменной длины. В протоколе RIP версии 2 заложены механизмы аутентификации при передачи маршрутной информации между соседними маршрутизаторами.

Протокол RIP поддерживает передачу маршрута по умолчанию от маршрутизатора, подключенного к сети провайдера услуг Internet к другим маршрутизаторам корпоративной сети.

Один из главных недостатков — медленная сходимость. Допустим обновления на одном маршрутизаторе происходят в среднем один раз в 15 секунд. Для двух последовательных маршрутизаторов это будет уже 30 секунд и так далее, за такое длительное время могут происходить большое количество потерь пакетов данных. В протоколе RIP количество последовательных маршрутизаторов, вектор расстояний не может
превышать 15. Вектор расстояний 16 указывает на недоступность сети.

Еще один важный недостаток это неверное определение маршрута при имеющихся не равноценных по пропускной способности маршрутов в сети. Допустим, один маршрут через два маршрутизатора по 100 мегабитному каналу будет признан худшим, чем маршрут через единственный маршрутизатор по каналу со скоростью 128 кБит/с.

Несмотря на недостатки, присущие внутреннему протоколу динамической маршрутизации RIP версии 2, отметим, что протокол динамической внутренней маршрутизации RIP следует применять в относительно не больших и стабильных сетях. Таковой является разрабатываемая в этой работе корпоративная компьютерная сеть.