Маршрутизация. Статическая маршрутизация

Стати́ческая маршрутиза́ция - вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.

При задании статического маршрута указывается:

Адрес сети (на которую маршрутизируется трафик), маска сети

Адрес шлюза (узла), который отвечает за дальнейшую маршрутизацию (или подключен к маршрутизируемой сети напрямую)

(опционально) метрика (иногда именуется также "ценой") маршрута. При наличии нескольких маршрутов на одну и ту же сеть некоторые маршрутизаторы выбирают маршрут с минимальной метрикой

В некоторых маршрутизаторах возможно указывать интерфейс, на который следует направить трафик сети и указать дополнительные условия, согласно которым выбирается маршрут (например, SLA в маршрутизаторах cisco).

Достоинства

Основные:

Лёгкость отладки и конфигурирования в малых сетях.

Отсутствие дополнительных накладных расходов (из-за отсутствия протоколов маршрутизации)

Мгновенная готовность (не требуется интервал для конфигурирования/подстройки)

Низкая нагрузка на процессор маршрутизатора

Предсказуемость в каждый момент времени

Недостатки

Очень плохое масштабирование (добавление (N+1)-ой сети потребует сделать 2*(N+1) записей о маршрутах, причём на большинстве маршрутизаторов таблица маршрутов будет различной, при N>3-4 процесс конфигурирования становится весьма трудоёмким).

Низкая устойчивость к повреждениям линий связи (особенно, в ситуациях, когда обрыв происходит между устройствами второго уровня и порт маршрутизатора не получает статус down).

Отсутствие динамического балансирования нагрузки

Необходимость в ведении отдельной документации к маршрутам, проблема синхронизации документации и реальных маршрутов.

Использование

В реальных условиях статическая маршрутизация используется в условиях наличия шлюза по умолчанию (узла, обладающего связностью с остальными узлами) и 1-2 сетями. Помимо этого статическая маршрутизация используется для "выравнивания" работы маршрутизирующих протоколов в условиях наличия туннеля (для того, чтобы маршрутизация трафика, создаваемого туннелем, не производилась через сам туннель).

18. Маршрутизация. Динамическая маршрутизация.

Динамическая маршрутизация — вид маршрутизации, при котором таблица маршрутизации редактируется программно. В случае UNIX-систем демонами маршрутизации; в других системах — служебными программами, которые называются иначе, но фактически играют ту же роль.

Демоны маршрутизации обмениваются между собой информацией, которая позволяет им заполнить таблицу маршрутизации наиболее оптимальными маршрутами. Протоколы, с помощью которых производится обмен информацией между демонами, называется протоколами динамической маршрутизации.

Протоколы динамической маршрутизации:

RIP

Когда маршрутизатор отправляет обновление RIP, он добавляет к метрике маршрута, которую он использует, 1 и отправляет соседу. Сосед получает обновление, в котором указано какую метрику для полученного маршрута ему использовать.

Маршрутизатор отправляет каждые 30 секунд все известные ему маршруты соседним маршрутизаторам. Но, кроме этого, для предотвращения петель и для улучшения времени сходимости, используются дополнительные механизмы:

Split horizon — если маршрут достижим через определенный интерфейс, то в обновление, которое отправляется через этот интерфейс не включается этот маршрут;

Triggered update — обновления отправляются сразу при изменении маршрута, вместо того чтобы ожидать когда истечет Update timer;

Route poisoning — это принудительное удаление маршрута и перевод в состояние удержания, применяется для борьбы с маршрутными петлями.

Poison reverse — Маршрут помечается, как не достижимый, то есть с метрикой 16 и отправляется в обновлениях.

В обновлениях RIPv2 могут передаваться до 25 сетей.

OSPF

Маршрутизаторы обмениваются hello-пакетами через все интерфейсы, на которых активирован OSPF. Маршрутизаторы, совместно использующие общий канал передачи данных, становятся соседями, когда они приходят к договоренности об определенных параметрах, указанных в их hello-пакетах.

На следующем этапе работы протокола маршрутизаторы будут пытаться перейти в состояние смежности со своими соседями. Переход в состояние смежности определяется типом маршрутизаторов, обменивающихся hello-пакетами, и типом сети, по которой передаются hello-пакеты. OSPF определяет несколько типов сетей и несколько типов маршрутизаторов. Пара маршрутизаторов, находящихся в состоянии смежности, синхронизирует между собой базу данных состояния каналов.

Каждый маршрутизатор посылает объявление о состоянии канала маршрутизаторам, с которыми он находится в состоянии смежности.

Каждый маршрутизатор, получивший объявление от соседа, записывает информацию, передаваемую в нем, в базу данных состояния каналов маршрутизатора и рассылает копию объявления всем другим своим соседям.

Рассылая объявления через зону, все маршрутизаторы строят идентичную базу данных состояния каналов маршрутизатора.

Когда база данных построена, каждый маршрутизатор использует алгоритм "кратчайший путь первым" (shortest path first) для вычисления графа без петель, который будет описывать кратчайший путь к каждому известному пункту назначения с собой в качестве корня. Этот граф — дерево кратчайшего пути.

Каждый маршрутизатор строит таблицу маршрутизации, основываясь на своем дереве кратчайшего пути.

EIGRP

RTP управляет процессом отправки и получения пакетов EIGRP.

RTP обеспечивает:

Гарантированную доставку пакетов. Для этого используется проприетарный алгоритм Cisco, reliable multicast. Пакеты отправляются на muilticast-адрес 224.0.0.10. Каждый сосед получивший такой пакет отправляет подтверждение отправителю пакета.

Сохранение порядка пакетов. В каждом пакете используется два номера последовательности (sequence). Каждый пакет включает в себя номер присвоенный ему отправителем. Этот номер увеличивается на единицу каждый раз, когда маршрутизатор отправляет новый пакет. Кроме того, отправитель помещает в пакет номер последнего полученного пакета от получателя.

В некоторых случаях RTP использует негарантированную доставку. В таких пакетах не проставляются номера последовательностей и они не требуют подтверждения о получении.

Все сообщения EIGRP инкапсулируются в IP-пакеты, номер EIGRP в поле protocol IP-пакета — 88.

EIGRP использует 5 типов сообщений:

Hello — маршрутизаторы используют hello-пакеты для обнаружения соседей. Пакеты отправляются multicast и не требуют подтверждения о получении.

Update — содержится информация об изменении маршрутов. Они отправляются только маршрутизаторам, которых касается обновление. Эти пакеты могут быть отправлены конкретному маршрутизатору (unicast) или группе маршрутизаторов (multicast). Получение update-пакета подтверждается отправкой ACK.

Query — когда маршрутизатор выполняет подсчет маршрута и у него нет feasible successor, он отправляет query-пакет своим соседям для того чтобы определить нет ли feasible successor для этого destination у них. Обычно query-пакеты отправляются multicast, но могут быть и unicast. Получение query-пакета подтверждается отправкой ACK получателем пакета.

Reply — маршрутизатор отправляет reply-пакет в ответ на query-пакет. Reply-пакеты отправляются unicast тому, кто отправил query-пакет. Получение reply-пакета подтверждается отправкой ACK.

ACK — пакет, который подтверждает получение пакетов update, query, reply. ACK-пакеты отправляются unicast и содержат в себе acknowledgment number. Фактически это hello-пакеты, которые не передают данных. Используется негарантированная доставка.

BGP

Таблица соседей (neighbor table) — список всех соседей BGP

Таблица BGP (BGP table, forwarding database, topology database):

Список всех сетей выученных от каждого соседа

Может содержать несколько путей к destination сетям

Атрибуты BGP для каждого пути

Таблица маршрутизации — список лучших путей к сетям

По умолчанию BGP отправляет keepalive-сообщения каждые 60 секунд.

Если существует несколько путей к получателю, то маршрутизатор будет анонсировать соседям не все возможные варианты, а только лучший маршрут из таблицы BGP.

IS-IS

Маршрутизаторы могут быть уровня 1, уровня 2 или уровня 1-2:

Маршрутизаторы уровня 1 (как internal nonbackbone маршрутизаторы в OSPF) — знают маршруты в пределах зоны в которой они соединены;

Маршрутизаторы уровня 2 (как backbone маршрутизаторы в OSPF) — знают маршруты между зонами;

Маршрутизаторы уровня 1-2 (как ABR в OSPF) — знают маршруты и в пределах зоны в которой они соединены и между зонами. Это маршрутизаторы аналогичные ABR в OSPF.

Путь соединения маршрутизаторов уровня 2 и уровня 1-2 называется backbone.

Границы зон приходятся на каналы (links). Каждый маршрутизатор принадлежит только одной зоне. Соседние маршрутизаторы определяют в одной они зоне или в разных и устанавливают соответствующие отношения соседства: уровня 1, уровня 2 или обоих.

Демоны динамической маршрутизации:

Quagga

GNU Zebra

XORP

Bird

Как правило, демоны динамической маршрутизации поддерживают множество протоколов и используют информацию, полученную по одним протоколам для работы других.

Сами протоколы динамической маршрутизации можно классифицировать по нескольким критериям.

По алгоритмам:

Дистанционно-векторные протоколы (Distance-vector Routing Protocols);

RIP

Протоколы состояния каналов связи (Link-state Routing Protocols).

OSPF

IS-IS

Иногда выделяют третий класс, усовершенствованные дистанционно-векторные протоколы (advanced distance-vector), для того чтобы подчеркнуть существенные отличия протоколов от классических дистанционно-векторных.

EIGRP

Компания Cisco ранее называла протокол EIGRP смешанный протокол, однако по своим принципам работы, EIGRP дистанционно-векторный протокол.

По области применения:

Междоменной маршрутизации;

BGP

Внутридоменной маршрутизации.

OSPF

RIP

EIGRP

IS-IS