Файл: .Проектирование маршрутизации в трёх двухуровневых сетях с использованием протокола RIP.pdf

2) "Разграничение горизонтов". Маршрутизатор запоминает имя интерфейса, с которого пришло сообщение об отключении канала и перестает пересылать на этот интерфейс пакеты. И при дальнейшей пересылке таблиц маршрутизации не пересылать сообщения о возможности прохождения пакетов по маршрутам через данный интерфейс. (Тут возникают проблемы в соединении между фреймами сети.)

Рисунок 1.

Маршрутизация - процесс определения в сети наилучшего пути, по которому пакет может достигнуть адресата. Динамическая маршрутизация может быть осуществлена с использованием одного и более протоколов (RIP v2, OSPF и др.).

Динамическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором таблица маршрутизации заполняется и обновляется автоматически при помощи одного или нескольких протоколов маршрутизации (RIP, OSPF, EIGRP, BGP).

Каждый протокол маршрутизации использует свою систему оценки маршрутов (метрику). Маршрут к сетям назначения строится на основе таких критериев как: количество ретрансляционных переходов, пропускная способность канала связи, задержки передачи данныхи др.

Маршрутизаторы обмениваются друг с другом информацией о маршрутах с помощью служебных пакетов по протоколу UDP. Такой обмен информации увеличивает наличие дополнительного трафика в сети и нагрузку на эту сеть. Возможна также ситуация, при которой таблицы маршрутизации на роутерах не успевают согласоваться между собой, что может повлечь появление ошибочных маршрутов и потерю данных.

Протоколы маршрутизации делятся на три типа:дистанционно векторные протоколы (RIP), протоколы с отслеживанием состояния каналов (OSPF), смешанные протоколы (EIGRP) и др.

1.2.1 RIP обновления

RIP использует единственную метрику маршрутизации, чтобы измерить расстояние между источником и сетью назначения и называется hopcount. Число прыжков (hopcount) - это количество маршрутизаторов, через которые может пройти пакет по данному маршруту. Каждому хопу в пути от источника к получателю присваивается значение числа переходов, которое, как правило, равно 1. Когда маршрутизатор получает обновление маршрутной информации, которая содержит новую или измененную запись об адресате, маршрутизатор добавляет 1 к значению метрики указанную в обновлении и пишет сеть в таблицу маршрутизации. IP-адрес отправителя используется в качестве следующего хопа. Непосредственно подключенная сеть к маршрутизатору имеет метрику нуль; недоступные сети имеет метрику 16. Этот небольшой диапазон метрики RIP делает непригодными протокол маршрутизации для больших сетей. Если сеть сетевого интерфейса не указана, она не будет вещаться ни в каком RIP обновлении.

1.2.2 RIP версии 1 и RIP версия 2 и аутентификация

RIP v.1 не поддерживает маски, т. е. он распространяет между маршрутизаторами информацию только о номерах сетей и расстояниях до них, но не о масках этих сетей, считая, что все адреса принадлежат к стандартным классам A, B или С. RIP v.2 передает данные о масках сетей, поэтому он в большей степени соответствует современным требованиям.

По умолчанию, Cisco IOS умеет принимать только RIP пакеты версий 1 и 2, но отправляет только версии 1. Вы можете настроить IOS, чтобы получать и отправлять только пакеты версии 1. Кроме того, вы можете настроить IOS, чтобы получать и отправлять пакеты только версии 2. Чтобы переопределить поведение по умолчанию, вы можете указать, какие RIP версии посылать интерфейсу. Кроме того, вы также можете управлять тем, как обрабатываются пакеты, полученные от интерфейса.

RIP версии 1 не поддерживает аутентификацию. Если вы отправляете и получаете RIP Version2, вы можете включить проверку подлинности RIP на интерфейсе.

Ключевой блок (KeyChain) определяет набор ключей, которые можно использовать на интерфейсе. Если Ключевой блок не настроен проверка подлинности не выполняется на этом интерфейсе.

Мы поддерживаем два режима проверки подлинности на интерфейсе, для которого включена RIP аутентификация: простая текстовая аутентификация и аутентификация MD5. Проверка подлинности по умолчанию в каждом пакете RIP версии 2 является простой текстовой аутентификацией.

1.2.3 Конфигурация RIP

Все что необходимо сделать на IOS маршрутизаторе это объявить интерфейсы, которые участвуют в RIP через команду network и включить сам протокол RIP на устройстве.

1.2.4 Конфигурация R1

"interface FastEthernet0/0

ipaddress 1.0.0.1 255.255.0.0

duplex auto

speed auto

!

interface Serial0/0

ip address 12.0.0.1 255.255.0.0

encapsulation frame-relay

clock rate 2000000

frame-relay map ip 12.0.0.2 102 broadcast

!--Включаем протокол RIP

routerrip

!-- Объявляем интерфейсы которые участвуют в RIP

network 1.0.0.0

network 12.0.0.0

!"

1.2.5 Конфигурация R2

"interface FastEthernet0/0

ip address 2.0.0.2 255.255.0.0

duplex auto

speed auto

!

interface Serial0/0

ip address 12.0.0.2 255.255.0.0

encapsulation frame-relay

clock rate 2000000

frame-relay map ip 12.0.0.1 201 broadcast

!-- Включаем протокол RIP

routerrip

!-- Объявляем интерфейсы которые участвуют в RIP

network 2.0.0.0

network 12.0.0.0

!"

Посмотрим на таблицу маршрутизации роутера R1.

Рисунок 2.

Здесь мы видим, что R1 изучил сеть 2.0.0.0/8 от роутера R2. Также заметим, что R2 на самом деле имеет сеть 2.0.0.0/16 на своем Fa0/0 интерфейсе. Но по умолчанию R2 высылает апдейты RIP версии 1, в котором нем понятия маски, а сеть 2.0.0.0 - является сетью класса A, а значит имеет маску 255.0.0.0.

Включив debugiprip на маршрутизаторе, мы можем посмотреть, как происходят обновления маршрутной информации.

Рисунок 3.

Здесь мы наблюдаем периодическую рассылку полной маршрутной информации, которая происходит каждые 30 сек. На следующей страницы можно более подробно ознакомится с принципами Обмена маршрутной Информацией между RIP-маршрутизаторами.

1.2.6 Методы борьбы с ложными маршрутами в протоколе RIP

Несмотря на то что протокол RIP не способен полностью исключить переходные состояния в сети, когда некоторые маршрутизаторы пользуются устаревшей информацией о несуществующих уже маршрутах, отчасти подобные проблемы решаются при помощи специальных методов.

Так, трудности, возникающие от появления петли между соседними маршрутизаторами, предотвращаются с помощью метода, получившего название «расщепление горизонта» (splithorizon). Он заключается в том, что маршрутная информация о некоторой сети, хранящаяся в таблице маршрутизации, никогда не передается маршрутизатору, от которого она получена (это тот маршрутизатор, который является следующим в данном маршруте).

Однако расщепление горизонта не помогает в тех случаях, когда петли образуют не два, а несколько маршрутизаторов.

Для предотвращения зацикливания пакетов по составным петлям при отказах связей применяется два других приема, называемых «принудительные обновления» (triggeredupdate) и «замораживание изменений» (holddown).

Способ принудительных обновлений состоит в том, что, получив данные об изменении метрики до какой-либо сети, маршрутизатор не ждет истечения периода передачи таблицы маршрутизации, а передает данные об изменившемся маршруте немедленно. Этот прием помогает во многих случаях предотвратить передачу устаревших сведений об отказавшем маршруте, но он перегружает сеть служебными сообщениями, поэтому принудительные объявления также делаются с некоторой задержкой. В связи с этим возможна ситуация, когда регулярное обновление на каком-либо маршрутизаторе опередит поступление принудительного обновления от предыдущего маршрутизатора в цепочке, и данный маршрутизатор успеет передать по сети устаревшую информацию о несуществующем маршруте.

Второй прием позволяет исключить подобные ситуации. Он связан с введением тайм-аута на принятие новых данных о только что ставшей недоступной сети и предотвращает принятие устаревших сведений о конкретном маршруте от тех из них, кто находится на некотором расстоянии от отказавшей связи и передает устаревшие сведения о ее работоспособности. Предполагается, что в течение тайм-аута замораживания изменений эти маршрутизаторы вычеркнут данный маршрут из своих таблиц, так как не получат о нем новых записей и не будут распространять устаревшую информацию.

1.2.7 Алгоритмы маршрутизации

Основной задачей сетевого уровня является маршрутизация пакетов. Пакеты маршрутизируются всегда, независимо от того, какую внутреннюю организацию имеет транспортная среда - с виртуальными каналами или дейтаграммную. Разница лишь в том, что в первом случае этот маршрут устанавливается один раз для всех пакетов, а во втором - для каждого пакета. В первом случае говорят иногда о маршрутизации сессии, потому что маршрут устанавливается на все время передачи данных пользователя, т.е. сессии.

Алгоритм маршрутизации - часть программного обеспечения сетевого уровня. Он отвечает за определение, по какой линии отправлять пакет дальше. Вне зависимости от того, выбирается маршрут для сессии или для каждого пакета в отдельности, алгоритм маршрутизации должен обладать рядом свойств: корректностью, простотой, устойчивостью, стабильностью, справедливостью и оптимальностью. Если корректность и простота комментариев не требуют, то остальные свойства надо разъяснить.

Алгоритм маршрутизации должен быть устойчивым, т.е. сохранять работоспособность независимо ни от каких сбоев или отказов в сети, изменений в ее топологии (отключение хостов, машин транспортной подсети, разрушения каналов и т.п). Алгоритм маршрутизации должен адаптироваться ко всем таким изменениям, не требуя перезагрузки сети или остановки абонентских машин.

Стабильность алгоритма - также весьма важный фактор. Существуют алгоритмы маршрутизации, которые никогда не сходятся к какому-либо равновесному состоянию, как бы долго они ни работали. Это означает, что адаптация алгоритма к изменениям в конфигурации транспортной среды может оказаться весьма продолжительной. Более того, она может оказаться сколь угодно долгой.

Справедливость значит, что все пакеты, вне зависимости от того, из какого канала они поступили, будут обслуживаться равномерно, никакому направлению не будет отдаваться предпочтение, для всех абонентов будет всегда выбираться оптимальный маршрут. Надо отметить, что справедливость и оптимальность часто могут вступать в противоречие друг с другом. Прежде чем искать компромисс между оптимальностью и справедливостью, мы должны решить, что является критерием оптимизации. Один из возможных критериев - минимизация средней задержки пакета. Другой - максимизация пропускной способности сети. Однако эти критерии конфликтуют. Согласно теории массового обслуживания, если система с очередями функционирует близко к своему насыщению, то задержка в очереди увеличивается. Как компромисс, во многих сетях минимизируется число переходов между маршрутизаторами - один такой переход мы будем называть скачком (hop). Уменьшение числа скачков сокращает маршрут, а, следовательно, сокращает задержку, а также минимизирует потребляемую пропускную способность при передаче пакета. Алгоритмы маршрутизации можно разбить на два больших класса: адаптивные и неадаптивные. Неадаптивные алгоритмы не принимают в расчет текущую загрузку сети и состояние топологии. Все возможные маршруты вычисляются заранее и загружаются в маршрутизаторы при загрузке сети. Такая маршрутизация называется статической маршрутизацией. Адаптивные алгоритмы, наоборот, определяют маршрут, исходя из текущей загрузки сети и топологии. Адаптивные алгоритмы различаются тем, где и как они получают информацию (локально от соседних маршрутизаторов или глобально от всех), когда они меняют маршрут (каждые Т секунд, когда меняется нагрузка, когда меняется топология), какая метрика используется при оптимизации (расстояние, число скачков, ожидаемое время передачи).

2. Разработка проектных решений

2.1. Разработка и обоснование структуры сети

Рассматриваемая сеть имеет четыре уровня иерархии. Вся сеть разбивается на три региона. В каждом регионе содержится 50 кампусов, в которых 10 подразделений, на каждое из которых выделяется подсеть. На нижнем уровне иерархии располагаются адреса хостов. В каждом подразделении – не менее 200 хостов.

Для раздачи адресов внутри корпоративной сети будем использовать один из частных диапазонов – 10.0.0.0/8, обладающий наибольшей емкостью адресного пространства – 24 бита.

В соответствии с заданием доступные биты адресов необходимо разделить между 4 уровнями иерархии. На каждый уровень иерархии необходимо выделить такое количество бит, которое достаточно для адресации содержащихся на данном уровне элементов. Биты, принадлежащие одному уровню иерархии, должны идти подряд, более высокие уровни должны располагаться левее более низких. Биты, оставшиеся после выделения каждому уровню минимального числа бит, равномерно распределяются между всеми уровнями для обеспечения возможного дальнейшего роста сети.

Для реализации распределения адресного пространства между различными уровнями используем бесклассовую модель назначения адресов, применяя маски для различных структурных единиц нашей сети.

Исходя из задания рассчитано минимально необходимое число бит, которое требуется отвести под адресацию регионов, кампусов и хостов, а также реально используемое число бит адреса. Итоговое распределение бит между уровнями и максимально возможное количество единиц каждого уровня приведено в таблице 2.

Таблица 2.

Распределение бит для адресации подсетей

P-адрес состоит из 4 байт. В нашем случае 1-й байт, равный 10, отведен под номер сети, следующие 3 бита – под регион, 7 бит – под кампус, 5 бит – под подразделение, последние 9 бит – под номер хоста (рисунок 2).