Файл: проектирование маршрутизации в трех двухуровневых сетях с использование протокола IGRP».pdf

Для обеспечения дополнительной гибкости IGRP разрешает многотрактовую маршрутизацию. Дублированные линии с одинаковой шириной полосы могут пропускать отдельный поток трафика циклическим способом с автоматическим переключением на вторую линию, если первая линия выходит из строя. Несколько трактов могут также использоваться даже в том случае, если показатели этих трактов различны. Например, если один тракт в три раза лучше другого благодаря тому, что его показатели в три раза ниже, то лучший тракт будет использоваться в три раза чаще. Только маршруты с показателями, которые находятся в пределах определенного диапазона показателей наилучшего маршрута, используются для многотрактовой маршрутизации.

Формат пакета

Первое поле пакета IGRP содержит номер версии (version number). Этот номер версии указывает на используемую версию IGRP и сигнализирует о различных, потенциально несовместимых реализациях.

За полем версии идет поле операционного кода (opcode). Это поле обозначает тип пакета. Операционный код, равный 1, обозначает пакет корректировки; равный 2-пакет запроса. Пакеты запроса используются источником для запроса маршрутной таблицы из другого роутера. Эти пакеты состоят только из заголовка, содержащего версию, операционный код и поля номера AS. Пакеты корректировки содержат заголовок, за которым сразу же идут записи данных маршрутной таблицы. На записи данных маршрутной таблицы не накладывается никаких ограничений, за исключением того, что пакет не может превышать 1500 байтов, вместе с заголовком IP. Если этого недостаточно для того, чтобы охватить весь об'ем маршрутной таблицы, то используются несколько пакетов.

За полем операционного кода идет поле выпуска (edition). Это поле содержит последовательный номер, который инкрементируется, когда маршрутная таблица каким-либо образом изменяется. Это значение номера выпуска используется для того, чтобы позволить роутерам избежать обработки корректировок, содержащих информацию, которую они уже видели.

За полем выпуска идет поле, содержащее номер AS (AS number). Это поле необходимо по той причине, что роутеры Cisco могут перекрывать несколько AS. Несколько AS (или процессов IGRP) в одном роутере хранят информацию маршрутизации AS отдельно.

Следующие три поля обозначают номер подсетей, номер главных сетей и номер внешних сетей в пакете корректировки. Эти поля присутствуют потому, что сообщения корректировки IGRP состоят из трех частей: внутренней для данной подсети, внутренней для текущей AS и внешней для текущей AS. Сюда включаются только подсети сети, связанной с тем адресом, в который отправляется данная корректировка. Главные сети (т.е. не подсети) помещаются во "внутреннюю для текущей AS" часть пакета, если только они не помечены четко как внешние. Сети помечаются как внешние, если информация о них поступает во внешней части сообщения из другого роутера.

---

Последним полем в заголовке IGRP является поле контрольной суммы (checksum). Это поле содержит какую-нибудь контрольную сумму для заголовка IGRP и любую информацию корректировки, содержащуюся в данном пакете. Вычисление контрольной суммы позволяет принимающему роутеру проверять достоверность входящего пакета.

Сообщения о корректировке содержат последовательность из семи полей данных для каждой записи данных маршрутной таблицы. Первое из этих полей содержит три значащих байта адреса (address) (в случае адреса IP). Следующие пять полей содержат значения показателей. Первое из них обозначает задержку (delay), выраженную в десятках микросекунд. Диапазон перекрывает значения от 10 мксек. до 167 сек. За полем задержки следует поле ширины полосы (bandwidth). Ширина полосы выражена в единицах 1 Кбит/сек и перекрывает диапазон от линии с шириной полосы 1200 бит/сек до 10 Гбит/сек. Затем идет поле MTU, которое обеспечивет размер MTU в байтах. За полем MTU идет поле надежности (reliability), указывающее процент успешно переданных и принятых пакетов. Далее идет поле нагрузки (load), которое обозначает занятую часть канала в процентном отношении. Последним полем в каждой записи данных маршрутизации является поле числа пересылок (hop count). И хотя использование числа пересылок не явно выражено при определении показателя, тем не менее это поле содержится в пакете IGRP и инкрементируется после обработки пакета, обеспечивая использование подсчета пересылок для предотвращения петель.

Характеристики стабильности

IGRP обладает рядом характеристик, предназначенных для повышения своей стабильности. В их число входят временное удерживание изменений, расщепленные горизонты и корректировки отмены.

Временные удерживания изменений 

Временное удерживание изменений используется для того, чтобы помешать регулярным сообщениям о корректировке незаконно восстановить в правах маршрут, который возможно был испорчен. Когда какой-нибудь роутер выходит из строя, соседние роутеры обнаруживают это через отсутствие регулярного поступления запланированных сообщений. Далее эти роутеры вычисляют новые маршруты и отправляют сообщения о корректировке маршрутизации, чтобы информировать своих соседей о данном изменении маршрута. Результатом этой деятельности является запуск целой волны корректировок, которые фильтруются через сеть.

Приведенные в действие корректировки поступают в каждое сетевое устройство не одновременно. Поэтому возможно, что какое-нибудь устройство, которое еще не было оповещено о неисправности в сети, может отправить регулярное сообщение о корректировке (указывающее, что какой-нибудь маршрут, который только что отказал, все еще считается исправным) в другое устройство, которое только что получило уведомление о данной неисправности в сети. В этом случае последнее устройство будет теперь содержать (и возможно, рекламировать) неправильную информацию о маршрутизации.

---

Команды о временном удерживании изменений предписывают роутерам удерживать в течение некоторого периода времени любые изменения, которые могут повлиять на маршруты. Период удерживания изменений обычно рассчитывается так, чтобы он был больше периода времени, необходимого для корректировки всей сети в соответствии с каким-либо изменением маршрутизации.

Расщепленные горизонты 

Понятие о расщепленных горизонтах проистекает из того факта, что никогда не бывает полезным отправлять информацию о каком-нибудь маршруте обратно в том направлении, из которого она пришла. Для иллюстрации этого положения рассмотрим Рис. 1.

Рис. 1.

Роутер 1 (R1) первоначально объявляет, что у него есть какой-то маршрут до Сети А. Роутеру 2 (R2) нет оснований включать этот маршрут в свою корректировку, отправляемую в R1, т.к. R1 ближе к Сети А. В правиле о расщепленных горизонтах говорится, что R2 должен исключить этот маршрут независимо от того, какие корректировки он отправляет в R1.

Правило о расщепленных горизонтах помогает предотвращать зацикливание маршрутов. Например, рассмотрим случай, когда интерфейс R1 с Сетью А отказывает. Без расщепленных горизонтов R2 продолжал бы информировать R1, что он может попасть в Сеть А (через R1). Если R1 не располагает достаточным интеллектом, он действительно может выбрать маршрут, предлагаемый R2, в качестве альтернативы своему отказавшему прямому соединению, что приводит к образованию маршрутной петли. И хотя удерживание изменений должно помешать этому, в IGRP реализованы также расщепленные горизонты, т.к. они обеспечивают дополнительную стабильность алгоритма.

Корректировки отмены маршрута 

В то время как расщепленные горизонты должны препятствовать зацикливанию маршрутов между соседними роутерами, корректировки отмены маршрута предназначены для борьбы с более крупными маршрутными петлями. Увеличение значений показателей маршрутизации обычно указывает на появление маршрутных петель. В этом случае посылаются корректировки отмены, чтобы удалить этот маршрут и перевести его в состояние удерживания. В реализации IGRP компании Cisco корректировки отмены отправляются в том случае, если показатель маршрута увеличивается на коэффициент 1.1 или более.

Таймеры 
IGRP обеспечивает ряд таймеров и переменных, содержащих временные интервалы. Сюда входят таймер корректировки, таймер недействующих маршрутов, период времени удерживания изменений и таймер отключения. Таймер корректировки определяет, как часто должны отправляться сообщения о корректировке маршрутов. Для IGRP значение этой переменной, устанавливаемое по умолчанию, равно 90 сек. Таймер недействующих маршрутов определяет, сколько времени должен ожидать роутер при отсутствии сообщений о корректировке какого-нибудь конкретного маршрута, прежде чем об'явить этот маршрут недействующим. Время по умолчанию IGRP для этой переменной в три раза превышает период корректировки. Переменная величина времени удерживания определяет промежуток времени удерживания. Время по умолчанию IGRP для этой переменной в три раза больше периода таймера корректировки, плюс 10 сек. И наконец, таймер отключения указывает, сколько времени должно пройти прежде, чем какой-нибудь роутер должен быть исключен из маршрутной таблицы. Время по умолчанию IGRP для этой величины в семь раз превышает период корректировки маршрутизации.

---

2.2 Улучшенный IGRP

С выпуском программного обеспечения 9.21, Cisco представила расширенную версию IGRP, которая сочетает в себе преимущества протоколов состояния канала с преимуществами протоколов векторных расстояний. Усовершенствованный IGRP включаетДиффузионное обновление Алгоритм (DUAL), разработанный в SRI International д-ром Дж. Гарсиа-Луна-Асевом. Усовершенствованный IGRP включает следующие функции:

• Быстрая конвергенция - расширенный IGRP использует DUAL для быстрого достижения конвергенции. Маршрутизатор с расширенным IGRP хранит все таблицы маршрутизации своих соседей, чтобы он мог быстро адаптироваться к альтернативным маршрутам. Если подходящий маршрут не существует, расширенный IGRP запрашивает своих соседей для поиска альтернативного маршрута. Эти запросы распространяются до тех пор, пока не будет найден альтернативный маршрут.
• Маски подсети с переменной длиной - расширенный IGRP включает полную поддержку масок подсети переменной длины. Маршруты подсети автоматически суммируются на границе номера сети. Кроме того, Enhance IGRP может быть сконфигурирован для суммирования на любой границе бита на любом интерфейсе.
• Частичные, ограниченные обновления - расширенный IGRP не производит периодических обновлений. Вместо этого он отправляет частичные обновления только при изменении метрики для маршрута. Распространение частичных обновлений автоматически ограничено, так что обновляются только те маршрутизаторы, которые нуждаются в информации. В результате этих двух возможностей Enhanced IGRP потребляет значительно меньшую пропускную способность, чем IGRP.
• Поддержка нескольких сетевых уровней - расширенный IGRP включает поддержку AppleTalk, IP и Novell NetWare. Реализация AppleTalk перераспределяет маршруты, полученные из протокола обслуживания таблицы маршрутизации (RTMP). Реализация ИС перераспределяет маршруты, полученные изOSPF, Протокол маршрутизации (RIP), IS-IS, протокол внешних шлюзов (EGP) или Протокол пограничных шлюзов (BGP). Реализация Novell перераспределяет маршруты, полученные от NovellПротокол RIP или протокола услуг (SAP).

У расширенного IGRP есть четыре новые технологии:

• Поиск / восстановление соседей - используется маршрутизаторами для динамического изучения других маршрутизаторов в их непосредственно подключенных сетях. Маршрутизаторы должны также обнаружить, когда их соседи становятся недоступными или не работают. Этот процесс достигается с низкими накладными расходами, периодически отправляя небольшие пакеты приветствия. Пока маршрутизатор получает приветственные пакеты от соседнего маршрутизатора, он предполагает, что сосед работает, и они могут обмениваться информацией о маршрутизации.
• Надежный транспортный протокол (RTP) -Отвечает за гарантированную поставку заказанных пакетов IGRP для всех соседей. Он поддерживает смешанную передачу многоадресных или одноадресных пакетов. Для эффективности, только определенные пакеты Enhanced IGRP передаются надежно. Например, в многоадресной сети с многоадресными возможностями, например Ethernet, нет необходимости отдельно отправлять приветственные пакеты всем соседям. По этой причине Enhanced IGRP отправляет один пакет многоадресного приветствия, содержащий индикатор, который информирует получателей, что пакет не должен быть подтвержден. Другие типы пакетов, такие как обновления, указывают в пакете, подтверждение которого требуется. В RTP есть условие для быстрой отправки многоадресных пакетов, когда незарегистрированные пакеты ожидаются, что позволяет гарантировать, что время конвергенции остается низким при наличии разных скоростных каналов.
• DUAL конечный автомат - кодирует процесс принятия решения для всех маршрутных вычислений. Он отслеживает все маршруты, рекламируемые всеми соседями. DUAL использует информацию о расстоянии для выбора эффективных путей без петли и выбирает маршруты для вставки в таблицу маршрутизации на основе возможных преемников. Возможный преемникявляется соседним маршрутизатором, используемым для пересылки пакетов, который является маршрутом с наименьшей стоимостью для адресата, который гарантированно не является частью цикла маршрутизации. Когда сосед меняет метрику или когда происходит топологическое изменение, DUAL тесты для возможных преемников. Если он найден, DUAL использует его, чтобы избежать ненужного перерасчета маршрута. Когда нет возможных преемников, но есть соседи, рекламирующие место назначения, для определения нового преемника должна произойти перерасчет (также называемый диффузионным вычислением). Хотя перерасчет не требует интенсивного процессора, он влияет на время конвергенции, поэтому выгодно избегать ненужных повторных вычислений.
• Модули, зависящие от протокола. Ответственность за требования к протоколу на сетевом уровне. Например, модуль IGRP с улучшенным IP-модулем отвечает за отправку и получение расширенных пакетов IGRP, которые инкапсулированы в IP. IPG Enhanced IGRP также отвечает за разбор расширенных пакетов IGRP и информирование DUAL о полученной новой информации. IP-Enhanced IGRP спрашиваетDUAL для принятия решений о маршрутизации, результаты которых хранятся в таблице IP-маршрутизации. IGRP с расширенным IP-интерфейсом отвечает за перераспределение маршрутов, полученных другими протоколами IP-маршрутизации.

---

Последовательная и превосходная производительность Enhanced IGRP основывается на нескольких новых функциях:

• Типы пакетов
• Соседние столы
• Таблицы топологии
• Состояние маршрута
• Маркировка маршрута

Типы пакетов

Расширенный IGRP использует следующие типы пакетов:

• Привет и acknowledgment-- Привет пакетыявляются многоадресными для обнаружения / восстановления соседей и не требуют подтверждения. Подтверждение пакетаэто приветственный пакет, который не имеет данных. Пакеты подтверждения содержат ненулевой номер подтверждения, и они всегда отправляются с использованием одноадресного адреса.
• Обновление - Обновление пакетовиспользуются для обеспечения доступности мест назначения. Когда обнаружен новый сосед, отправляются пакеты одноадресного обновления, поэтому сосед может создать свою таблицу топологии. В других случаях, таких как изменение стоимости ссылки, обновления являются многоадресными. Обновления всегда передаются надежно.
• Запрос и ответ --Query и ответ пакеты отправляются, когда у адресата нет возможных преемников. Пакеты запросов всегда многоадресны. Ответные пакеты отправляются в ответ на пакеты запросов, чтобы указать составителю, что отправителю не нужно перепрограммировать маршрут, потому что есть возможные преемники. Ответные пакеты одноадресны к составителю запроса. Оба пакета запроса и ответа передаются надежно.
• Запрос --Request пакеты используются для получения конкретной информации от одного или нескольких соседей. Пакеты запросов используются в приложениях сервера маршрутов и могут быть многоадресными или одноадресными. Пакеты запросов передаются неудовлетворительно.

Соседние таблицы

Когда маршрутизатор обнаруживает нового соседа, он записывает адрес и интерфейс соседа в качестве записи в соседней таблице, для каждого зависимого от протокола модуля есть одна таблица соседей. Когда сосед отправляет приветственный пакет, он объявляет время удержания, которое представляет собой промежуток времени, когда маршрутизатор рассматривает соседа как достижимый и работоспособный. Если приветственный пакет не получен в течение времени удержания, время удержания истекает, и DUAL информируется о смене топологии.

---