Protokoly routingu

Protokoły routingu
• Protokoły routingu (routujące, ang. routing
protocols) używane są do wymiany informacji o
trasach pomiędzy sieciami komputerowymi, co
pozwala na dynamiczną budowę tablic routingu.
Tradycyjne trasowanie jest bardzo proste, bo
polega na wykorzystaniu tylko informacji o
następnym "przeskoku" (ang. hop ). W tym
przypadku router tylko kieruje pakiet do
następnego routera, bez uwzględnienia na
przykład zbyt wielkiego obciążenia czy awarii na
dalszej części trasy.
Mimo że dynamiczny routing jest bardzo
skomplikowany, to właśnie dzięki niemu Internet
jest tak elastyczny i rozwinął się o ponad 8
rzędów wielkości w ciągu ostatnich 30 lat.
Protokoły routingu robią dwie proste rzeczy:
• mówią światu, kim są sąsiedzi
• mówią sąsiadom, jak wygląda świat
• Metryka routingu jest wartością używaną przez
algorytmy routingu do określenia, która trasa jest
lepsza. Brane są pod uwagę: szerokość pasma,
opóźnienie, liczba przeskoków, koszt ścieżki,
obciążenie, MTU, niezawodność, koszt
komunikacji. Tylko najlepsze trasy przechowywane
są w tablicach routingu, podczas gdy inne mogą
być przechowywane w bazach danych. Jeśli router
korzysta z mechanizmów równoważenia
obciążenia (ang. load balancing) w tablicy routingu
może wystąpić kilka najlepszych tras. Router
będzie je wykorzystywał równolegle, rozpraszając
obciążenie równomiernie pomiędzy trasami.
Podział ze względu na
zależności pomiędzy routerami
• Wewnętrzne protokoły routingu (zwane
również protokołami bramy wewnętrznej - IGP,
ang. Interior Gateway Protocol) - używane do
wymiany informacji o trasach w pojedynczym
systemie autonomicznym.
• Przykłady:
– IGRP/EIGRP (Interior Gateway Routing Protocol /
Enhanced IGRP)
– OSPF (Open Shortest Path First)
– RIP (Routing Information Protocol)
– IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)
Podział ze względu na
zależności pomiędzy routerami
• Zewnętrzne protokoły routingu (zwane
również protokołami bramy zewnętrznej - EGP,
ang. Exterior Gateway Protocol) - używane do
wymiany informacji o trasach pomiędzy różnymi
systemami autonomicznymi.
• Przykłady:
– EGP (Exterior Gateway Protocol - obecnie
przestarzały)
– BGP (Border Gateway Protocol)
Podział ze względu na
sposób działania
• protokoły routingu wektora odległości przekazują okresowe kopie tablic routingu do
sąsiedniego routera, nie mają pełnej informacji o
odległych routerach, najlepsza ścieżka ustalana
jest przez dodawanie do metryki routingu
wartości. Przykłady:
• RIP
• IGRP
Podział ze względu na
sposób działania
• protokoły routingu stanu łącza - utrzymują
złożone bazy danych z informacjami o topologii,
mają pełną informację o odległych routerach,
najlepsza ścieżka jest obliczana przez każdy
router. Przykłady:
• OSPF
• IS-IS/Integrated IS-IS
Podział ze względu na
sposób działania
• hybrydowe protokoły routingu - mają cechy
zarówno protokołów wektora odległości jak i
stanu łącza. Przykłady:
• EIGRP
Podział ze względu na
sposób działania
• protokoły routingu typu path-vector - opisują
trasy przy pomocy atrybutów:
• EGP – nie do końca path-vector (RFC 827)
• BGP
RIP
• RIP (ang. Routing Information Protocol), czyli
Protokół Informowania o Trasach oparty jest na
zestawie algorytmów wektorowych, służących do
obliczania najlepszej trasy do celu.
• Używany jest w Internecie w sieciach
korzystających z protokołu IP (zarówno wersji 4
jak i 6). Dzisiejszy otwarty standard protokołu
RIP, czasami nazywany IP RIP, jest opisany w
dokumentach RFC 1058 i STD 56. Z powodu
znacznego rozrostu sieci IETF rozpoczęło pracę
nad protokołem RIP 2.
Cechy protokołu RIP
• Jest to protokół routingu działający na podstawie
wektora odległości.
• Do utworzenia metryki złożonej stosuje się jedynie
liczbę przeskoków.
• Aktualizacje routingu są rozgłaszane domyślnie co 30
sekund.
• RIP wysyła informacje o trasach w stałych odstępach
czasowych oraz po każdej zmianie topologii sieci.
• Pomimo wieku, oraz istnienia bardziej
zaawansowanych protokołów wymiany informacji o
trasach, RIP jest ciągle w użyciu. Jest szeroko
używany, dobrze opisany i łatwy w konfiguracji.
• Wadami protokołu RIP są wolny czas konwergencji
(inaczej długi czas osiągania zbieżności), niemożliwość
skalowania powyżej 15 skoków a także wybór mało
optymalnych ścieżek.
IGRP
• IGRP (ang. Interior Gateway Routing Protocol),
czyli protokół routingu bramy wewnętrznej, jest
jednym z protokołów sieciowych kontrolujących
przepływ pakietów wewnątrz tzw. systemu
autonomicznego (ang. AS - Autonomous
System) - części sieci zarządzanej przez jedną
organizację.
• Wymaga 16-bitowego identyfikatora systemu
autonomicznego przydzielonego przez ARIN
Cechy protokołu IGRP
• Działa na podstawie algorytmu wektora
odległości.
• Decyzje co do ścieżki, na którą skierować pakiet
są podejmowane przez Router wykorzystujący
IGRP na podstawie metryki złożonej wyliczonej z
szerokości pasma, obciążenia, opóźnienia i
niezawodności.
• Aktualizacje routingu są rozgłaszane po zmianie
stanu sieci oraz domyślnie co 90s.
• IGRP jest protokołem opracowanym przez jedną
z największych firm sieciowych Cisco.
OSPF
• OSPF (ang. Open Shortest Path First), w wolnym
tłumaczeniu: "otwórz/wybierz na początku
najkrótszą ścieżkę" – jest to protokół routingu
typu stanu łącza (ang. Link State). Opisany jest
w dokumentach RFC 2328. Jest zalecanym
protokołem wśród protokołów niezależnych (np.
RIP, ang. Routing Information Protocol).
OSPF
• W przeciwieństwie do protokołu RIP, OSPF
charakteryzuje się dobrą skalowalnością,
wyborem optymalnych ścieżek i brakiem
ograniczenia skoków powyżej 15, przyspieszoną
zbieżnoscią. Przeznaczony jest dla sieci
posiadających do 50 routerów w obszarze.
• Cechami protokołu OSPF są: routing
wielościeżkowy, routing najmniejszym kosztem i
równoważne obciążenia.
• OSPF jest protokołem wewnętrznej bramy - IGP
(ang. Interior Gateway Protocol).
OSPF
• Protokół OSPF używa hierarchicznej struktury sieci z
podziałem na obszary z centralnie umieszczonym
obszarem zerowym (ang. area 0), który pośredniczy w
wymianie tras między wszystkimi obszarami w domenie
OSPF.
• OSPF jest protokołem typu link-state jedynie wewnątrz
obszaru. Oznacza to, że w ramach pojedynczego
obszaru wszystkie routery znają całą jego topologię i
wymieniają się między sobą informacjami o stanie łącz, a
każdy z nich przelicza trasy samodzielnie (algorytm
Dijkstry). Między obszarami OSPF działa jak protokół
typu distance-vector, co oznacza, że routery brzegowe
obszarów wymieniają się między sobą gotowymi trasami.
Istnienie obszaru zerowego umożliwia trasowanie
pakietów pomiędzy obszarami bez powstawania pętli.
IS-IS
• IS-IS (ang. Intermediate System to Intermediate
System) jest protokołem routingu typu stanu
łącza opartym na otwartych standardach. IS-IS
jest protokołem wewnętrznej bramy – IGP (ang.
Interior Gateway Protocol).
• Protokół opisany jest w dokumencie RFC 1142.
EIGRP
• EIGRP – właścicielski protokół Cisco Systems
typu balanced hybrid przeznaczony do routingu
wewnątrz systemu autonomicznego (IGP). Jest
to protokół distance-vector z pewnymi cechami
protokołów typu link-state, jak np. utrzymywanie
relacji sąsiedzkich z przyległymi routerami (ang.
adjacent routers) i utrzymywanie tablicy topologii.
• Do przeliczania tras używa maszyny DUAL FSM
(Diffused Update Algorithm Finite State
Machine). Używany w sieciach o wielkości
nieprzekraczającej 50 routerów.
EIGRP
• Używa płaskiej struktury sieci z podziałem na systemy
autonomiczne. Do transportu pakietów wykorzystuje
protokół RTP (Reliable Transport Protocol). Używa
złożonej metryki.
• Od protokołów typu link-state odróżnia go
fragmentaryczna wiedza o strukturze sieci (jedynie
połączenia do sąsiadów), a co za tym idzie nie
wykorzystuje algorytmu Dijkstry Shortest Path First do
przeliczania tras.
• Chętnie wykorzystywany ze względu na łatwą
konfigurację, obsługę VLSM i krótki czas konwergencji.
• Wymaga 16-bitowego identyfikatora systemu
autonomicznego przydzielonego przez ARIN
BGP
• BGP, ang. Border Gateway Protocol – protokół routingu
typu path-vector działający między systemami
autonomicznymi. Obecny otwarty standard protokołu
BGP jest opisany w dokumentach RFC 4271 i 1772.
• Zadaniem BGP jest wymiana informacji między
systemami autonomicznymi. BGP wyznacza ścieżki
pozbawione pętli. Protokół ten nie używa metryk. Do jego
głównych zalet należy zapewnienie pełnej redundancji
łączy.
• Protokół BGP funkcjonuje w oparciu o protokół TCP na
porcie 179. Relacje między sąsiadami BGP tworzone są
dzięki protokołowi TCP, dlatego nie wymagają istnienia
bezpośredniego sąsiedztwa routerów (ang. adjacency).
EGP
• EGP (ang. Exterior Gateway Protocol) - protokół
routingu zewnętrznego służący do łączenia
systemów autonomicznych.
• Wymiana informacji odbywa się w trzech krokach:
• neighbour acquisition - pozyskiwanie sąsiadów
poprzez wymianę odpowiednich komunikatów
• neighbour reachability' - sprawdzanie dostępności
sąsiadów. Polega na wysłaniu odpowiedniego
komunikatu i oczekiwaniu na odpowiedź. Jeśli
brak odpowiedzi po trzykrotnym wysłaniu
komunikatu, dany sąsiad zostaje uznany za
nieaktywny i wszystkie informacje dotyczące
osiąganych przez niego tras są usuwane z tablicy
routingu.
EGP
• network reachability - sprawdzenie osiągalności
adresu wewnętrznej sieci autonomicznej.
Okresowe przesyłanie danych o dostępnych
adresach wewnątrz sieci autonomicznej
• Protokół EGP został zastąpiony protokołem
BGP, który jest bardziej elastyczny i posiada
więcej funkcji.