Иерархическая маршрутизация

Модель с однородным набором маршрутизаторов является упрощением и не применяется на практике по двум причинам.

Масштабирование. Когда количество маршрутизаторов становится очень большим, накладные расходы на вычисление, хранение данных и обмен данными о маршрутах между маршрутизаторами становятся неприемлемыми. Сегодняшний Интернет состоит из сотен миллионов хостов. Хранение информации о маршрутах на каждом из этих хостов потребовало бы памяти огромных размеров. Накладные расходы на широковещательную рассылку пакетов с информацией о состоянии линий между всеми маршрутизаторами Интернета просто не оставили бы пропускной способности для пакетов с данными! А дистанционно-векторный алгоритм при таком огромном количестве узлов сети никогда бы не достиг схождения!

Очевидно, необходимо было что-то предпринять, чтобы упростить задачу вычисления маршрутов в такой огромной сети, как Интернет.

Административная автономия. Не следует игнорировать такие вопросы, как пожелания компаний управлять маршрутизаторами, как им хочется (например, использовать алгоритм маршрутизации по своему выбору), или скрыть внутреннюю организацию сети от внешних наблюдателей, важность подобных вопросов может быть высокой. В идеальном случае организация должна иметь возможность управлять своей сетью так, как ей заблагорассудится, не теряя при этом возможности соединения своей сети с «внешним» миром.

Обе эти задачи могут быть решены путем объединения маршрутизаторов в отдельные области, называемые автономными системами (Autonomous System, AS).

Маршрутизаторы в пределах одной автономной системы используют один и тот же алгоритм маршрутизации (например, дистанционно-векторный алгоритм или алгоритм, основанный на состоянии линий) и обладают информацией обо всех маршрутизаторах своей автономной системы.

Алгоритм маршрутизации, используемый внутри автономной системы, называется протоколом внутренней маршрутизации. Разумеется, необходимо соединить автономные системы друг с другом, и поэтому один или несколько маршрутизаторов в автономной системе будет отвечать за пересылку пакетов за пределы автономной системы.

Эти маршрутизаторы называются шлюзовыми маршрутизаторами, или просто шлюзами. Чтобы шлюзовые маршрутизаторы могли направлять пакеты из одной автономной системы в другую (возможно, пересекая множество других автономных систем), шлюзы должны знать, как определить маршруты друг к другу. Алгоритм маршрутизации, в котором для определения маршрутов между различными автономными системами применяют шлюзы, называется протоколом внешней маршрутизации.

Таким образом, задачи масштабирования и административного управления решаются путем выделения автономных систем. В пределах автономной системы все маршрутизаторы используют один и тот же протокол внутренней маршрутизации. Для определения маршрутов между автономными системами на специальных шлюзовых маршрутизаторах используется протокол внешней маршрутизации.

Задача масштабирования решается благодаря тому, что внутренний маршрутизатор автономной системы должен знать только о маршрутизаторах его автономной системы, а также о шлюзовых маршрутизаторах его автономной системы.

Задача административного управления решается благодаря тому, что организация может использовать любой протокол внутренней маршрутизации, какой она пожелает, при условии, что этот протокол поддерживается шлюзами автономной системы, обеспечивающими соединение данной автономной системы с другими автономными системами.