ВСТУП

Hub-и, організовують робочу групу, bridge-і, що з'єднують два сегментимережі і локалізуються трафік в межах кожного з них, а також switch-і,дозволяють з'єднувати кілька сегментів локальної обчислювальної мережі --це всі пристрої, призначені для роботи в мережах IEEE 802.3 або
Еthernet. Однак, існує особливий тип обладнання, званиймаршрутизаторами (routеrs), що застосовується в мережах зі складноюконфігурацією для зв'язку її ділянок з різними мережевими протоколами (втому числі і для доступу до глобальних (WАN) мережам), а також для більшефективного поділу трафіку і використання альтернативних шляхів міжвузлами мережі. Основна мета застосування маршрутизаторів - об'єднаннярізнорідних мереж і обслуговування альтернативних шляхів.

Різні типи маршрутизаторів відрізняються кількістю і типами своїхпортів, що власне і визначає місця їх використання. Маршрутизатори,наприклад, можуть бути використані в локальній мережі Ethernet дляефективного управління трафіком за наявності великої кількості сегментів мережі,для з'єднання мережі типу Еthernet з мережами іншого типу, наприклад Тоkеn
Ring, FDDI, а також для забезпечення виходів локальних мереж на глобальнумережу.

Маршрутизатори не просто здійснюють зв'язок різних типів мереж ізабезпечують доступ до глобальної мережі, але й можуть керувати трафіком наоснові протоколу мережевого рівня (треті в моделі OSI), тобто на більшвисокому рівні в порівнянні з комутаторами. Необхідність у такомууправлінні виникає при ускладненні топології мережі та зростання кількості її вузлів,якщо в мережі з'являються надлишкові колії (за підтримки протоколу IEEE 802.1
Spanning Тгее), коли потрібно вирішувати завдання максимально ефективної та швидкоїдоставки відправленого пакету за призначенням.

1 ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Призначення Маршрутизатор

Якби існувала середу з безмежною пропускною здатністю,здатна забезпечити безпосередній зв'язок всіх комп'ютерів один з однимв одній мережі, ніяких маршрутизаторів б не знадобилося. У реальності жми часто не можемо забезпечити такий зв'язок навіть в межах однієї будівлі.
Фізичні межі, міркування надійності та безпеки змушуютьдробити мережі на підмережі. Маршрутизатори ж виступають у ролі такого собі клею,їх об'єднує.

Що це таке - маршрутизатор? Це комп'ютер, що має кількамережевих інтерфейсів, причому різні інтерфейси належать різним мережам.
(Всякого роду апаратні маршрутизатори, на зразок тих, що випускають Bay
Networks і Cisco, теж є комп'ютерами, хай і спеціалізованими.)
Завдання маршрутизатора - переправляти пакети даних між інтерфейсами.
Мережеві інтерфейси можуть бути різними - мережеві карти Ethernet, модеми навиділених та комутованих лініях, X.25 PAD, ISDN і т. д.

Залежно від складності мережі, нам потрібно або статична, абодинамічна маршрутизація, або їх поєднання. Статична маршрутизаціязастосовується тоді, коли шляху проходження пакетів можна задати заздалегідь. Одинз життєвих прикладів: мережа на тонкому коаксіальному кабелі дуже ненадійна,і, щоб хоч трохи підвищити надійність, десь в середині її поставиликомп'ютер з двома мережевими інтерфейсами. Інший приклад - підключеннялокальної мережі до провайдера Internet. Тут відомо, що всі пакети, нещо стосуються даної локальної мережі, треба передати провайдеру, а він вже саммає з ними розбиратися.

Коли потрібна динамічна маршрутизація? Візьмемо такий приклад, чистонавчальний (малюнок нижче). Нехай у нас є три мережі (A, B і C), кожна зяких сполучена з кожною маршрутизаторами по виділеній лінії.
Фактично, до речі, виникають ще три мережі - це з'єднання AB, BC і AC
(позначимо їх AB, BC і AC). З мережі A ми бажаємо працювати з комп'ютером у B.
Пакети можуть досягти його двома шляхами: або через виділену лінію AB,або проходячи через AC, мережа C і далі через BC. Ми можемо скористатисястатичної маршрутизацією і жорстко задати маршрут (пакети для B передаватитільки через AB), але хотів би, щоб при можливий розрив зв'язку AB пакетиавтоматично пішли по альтернативному шляху, а при відновленні зв'язку буввідновлений старий шлях. Це і є динамічна маршрутизація. Програми -демони повинні стежити за станом мережі і автоматично знаходити найбільшвигідний маршрут.

1.2 ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ РІВНІ моделі OSI

Переміщення інформації між комп'ютерами різних схем єнадзвичайно складним завданням. На початку 1980 рр.. Міжнародна Організація з
Стандартизації (ISO) визнала необхідність у створення моделі мережі, якамогла б допомогти постачальникам створювати реалізації взаємодіючих мереж.
Цю потребу задовольняє еталонна модель "Взаємодія Відкритих
Систем "(OSI), випущена в 1984 р.

Еталонна модель OSI швидко стала основною архітектурної моделлю дляпередачі межкомпьютерних повідомлень. Незважаючи на те, що були розробленіінші архітектурні моделі (в основному патентовані), більшістьпостачальників мереж, коли їм необхідно надати навчальну інформаціюкористувачам що поставляються ними виробів, посилаються на них як на вироби длямережі, що відповідає еталонної моделі OSI. І дійсно, ця модельє найкращим засобом, що є в розпорядженні тих, хто сподіваєтьсявивчити технологію мереж.

Еталонна модель OSI ділить проблему переміщення інформації міжкомп'ютерами через середовище мережі на сім менш великих, і отже, більшлегко нерозв'язних проблем. Кожна з цих семи проблем обрана тому, щовона відносно автономна, і отже, її легше вирішити без надмірноїопори на зовнішню інформацію.

Кожна із семи областей проблеми вирішувалася за допомогою одного з рівнівмоделі. Більшість пристроїв мережі реалізує усі сім рівнів. Однак урежимі потоку інформації деякі реалізації мережі пропускають один абобільше рівнів. Два найнижчих рівня OSI реалізуються апаратним тапрограмним забезпеченням; інші п'ять вищих рівнів, як правило,реалізуються програмним забезпеченням.

Довідкова модель OSI описує, яким чином інформація проробляєшлях через середовище мережі (наприклад, проводи) від однієї прикладної програми
(наприклад, програми обробки великоформатних таблиць) до іншої прикладноїпрограми, що знаходиться в іншому комп'ютері. Т.к.інформація, яка повиннабути відіслана, проходить вниз через рівні системи, у міру цьогопросування вона стає все менше схожою на людську мову і всебільше схожою на ту інформацію, яку розуміють комп'ютери, а саме
"одиниці" і "нулі".

Еталонна модель OSI не є реалізацією мережі. Вона тількивизначає функції кожного рівня. У цьому відношенні вона нагадує план дляспоруди корабля. Точно також, як для виконання фактичної роботи зплану можуть бути укладені контракти з будь-якою кількістюкораблебудівних компаній, будь-яке число постачальників мережі можуть побудуватипротокол реалізації за специфікацією протоколу. І якщо цей план не будегранично зрозумілим, кораблі, побудовані різними компаніями,які користуються одним і тим же планом, хай трохи, але будутьвідрізнятися один від одного. Прикладом самого незначного відмінності можутьбути цвяхи, забиті в різних місцях.

Чим пояснюється різниця в реалізаціях одного і того ж плану корабля
(або специфікації протоколу)? Частково ця різниця викликана нездатністюбудь-якої специфікації врахувати всі можливі деталі реалізації. Крім того,різні люди, що реалізують один і той же проект, завжди інтерпретують йоготрохи по-різному. І нарешті, неминучі помилки реалізації призводять дотому, що вироби різних реалізацій відрізняються виконанням. Цимпояснюється те, що реалізація протоколу Х одній компанії не завждивзаємодіє з реалізацією цього протоколу, здійсненої іншийкомпанією.
Рівні OSI:
Прикладної рівень

Прикладної рівень - це найближча до користувача рівень OSI. Вінвідрізняється від інших рівнів тим, що не забезпечує послуг жодному зінших рівнів OSI; проте він забезпечує ними прикладні процеси, що лежатьза межами масштабу моделі OSI. Прикладами таких прикладних процесівможуть служити програми обробки великомасштабних таблиць, програмиобробки слів, програми банківських терміналів і т.д.

Прикладної рівень ідентифікує і встановлює наявністьпередбачуваних партнерів для зв'язку, синхронізує спільно працюютьприкладні програми, а також встановлює угоду по процедурамусунення помилок і управління цілісністю інформації. Прикладний рівеньтакож визначає, чи є в наявності достатньо ресурсів дляпередбачуваної зв'язку.
Представницький рівень

Представницький рівень відповідає за те, щоб інформація, що посилаютьсяз прикладного рівня однієї системи, була читається для прикладного рівняіншої системи. При необхідності представницький рівень здійснюєтрансляцію між безліччю форматів представлення інформації шляхомвикористання загального формату представлення інформації.
Представницький рівень зайнятий не тільки форматом та поданнямфактичних даних користувача, але також структурами даних, яківикористовують програми. Тому крім трансформації формату фактичнихданих (якщо вона необхідна), представницький рівень погодить синтаксиспередачі даних для прикладного рівня.
Сеансовий рівень

Як вказує його назва, сеансовий рівень встановлює, управляєі завершує сеанси взаємодії між прикладними завданнями. Сеансискладаються з діалогу між двома або більше об'ектом подання (як випам'ятаєте, сеансовий рівень забезпечує своїми послугами представницькийрівень). Сеансовий рівень синхронізує діалог між об'ектомпредставницького рівня і управляє обміном інформації між ними. Удодаток до основної регулювання діалогів (сеансів) сеансовий рівеньнадає кошти для відправлення інформації, класу послуг і повідомленняу виняткових ситуаціях про проблеми сеансового, представницького іприкладного рівнів.
Транспортний рівень

Кордон між сеансовий і транспортним рівнями може бутипредставлена як межа між протоколами прикладного рівня і протоколаминижчих рівнів. У той час як прикладний, представницький і сеансовийрівні зайняті прикладними питаннями, чотири нижчих рівня вирішують проблемитранспортування даних.

Транспортний рівень намагається забезпечити послуги з транспортуванняданих, які рятують вищі верстви від необхідності вникати в її деталі.
Зокрема, турботою транспортного рівня є вирішення таких питань,як виконання надійної транспортування даних через обєднання мережу.
Надаючи надійні послуги, транспортний рівень забезпечує механізмидля встановлення, підтримки і впорядкованого завершення дії віртуальнихканалів, систем виявлення та усунення несправностей транспортування іуправління інформаційним потоком (з метою запобігання переповненнясистеми даними з іншої системи).
Мережевий рівень

Мережний рівень - це комплексний рівень, який забезпечуєможливість з'єднання і вибір маршруту між двома кінцевими системами,підключеними до різних "мережі", які можуть перебувати в різнихгеографічних пунктах. У даному випадку "підмережа" - це по суті незалежниймережевий кабель (іноді званий сегментом).
Оскільки дві кінцеві системи, які бажають організувати зв'язок, може розділятизначне географічне відстань і безліч підмереж, мережевийрівень є доменом маршрутизації. Протоколи маршрутизації вибираютьоптимальні маршрути через послідовність з'єднаних між собоюпідмереж. Традиційні протоколи мережного рівня передають інформацію уздовжцих маршрутів.
Канальний рівень

Канальний рівень (формально званий інформаційно-канальнимрівнем) забезпечує надійний транзит даних через фізичний канал.
Виконуючи це завдання, канальний рівень вирішує питання фізичної адресації
(на противагу мережний або логічної адресації), топології мережі,лінійної дисципліни (яким чином кінцевої системі використовувати мережнийканал), повідомлення про несправності, впорядкованої доставки блоків данихі управління потоком інформації.
Фізичний рівень

Фізичний рівень визначає електротехнічні, механічні,процедурні та функціональні характеристики активації, підтримки тадезактивації фізичного каналу між кінцевими системами. Специфікаціїфізичного рівня визначають такі характеристики, як рівні напруг,синхронізацію зміни напружень, швидкість передачі фізичноїінформації, максимальні відстані передачі інформації, фізичніз'єднувачі й інші аналогічні характеристики.

2 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Протокол маршрутизації ТА ЇХ Метрика

2.1.1 Дистанційно-векторний протокол RIP

Протокол RIP (Routing Information Protocol) являє собою один знайстаріших протоколів обміну маршрутної інформацією, проте він до цих пірнадзвичайно поширена в обчислювальних мережах. Крім версії RIP длямереж TCP/IP, існує також версія RIP для мереж IPX/SPX компанії
Novell.

У цьому протоколі всі мережі мають номери (спосіб утворення номеразалежить від використовуваного в мережі протоколу мережевого рівня), а всемаршрутизатори - ідентифікатори. Протокол RIP широко використовує поняття
"вектор відстаней". Вектор відстаней являє собою набір пар чисел,що є номерами мереж і відстанями до них в хопах.

Вектора відстаней ітераційно поширюються маршрутизаторами помережі, і через кілька кроків кожен маршрутизатор має дані продосяжних для нього мережах і про відстані до них. Якщо зв'язок з якою-небудьмережею обривається, то маршрутизатор відзначає цей факт тим, що привласнюєелементу вектора, що відповідає відстані до цієї мережі, максимальноможливе значення, яке має спеціальний зміст - "зв'язку немає". Такимзначенням в протоколі RIP є число 16.

На малюнку нижче наведений приклад мережі, що складається з шестимаршрутизаторів, що мають ідентифікаційні номери від 1 до 6, і з шести мереж від A до
F, утворених прямими зв'язками типу "точка-точка".

Рис. Обмін маршрутної інформацією по протоколу RIP

На малюнку наведена початкова інформація, що міститься в топологічноїбазі маршрутизатора 2, а також інформація в цій же базі після двохітерацій обміну маршрутними пакетами протоколу RIP. Після певногочисла ітерацій маршрутизатор 2 буде знати про відстані до всіх мережінтермережі, причому у нього може бути кілька альтернативних варіантіввідправки пакета до мережі призначення. Нехай у нашому прикладі мережею призначенняє мережа D.

При необхідності відправити пакет в мережу D маршрутизатор переглядаєсвою базу даних маршрутів і вибирає порт, що має найменшу відстанідо мережі призначення (у цьому випадку порт, що зв'язує його з маршрутизатором
3).

Для адаптації до зміни стану зв'язків і обладнання з кожноїзаписом таблиці маршрутизації пов'язаний таймер. Якщо за час тайм-ауту НЕприйде нове повідомлення, яке підтверджує цей маршрут, то він видаляється змаршрутної таблиці.

При використанні протоколу RIP працює евристичний алгоритмдинамічного програмування Беллмана-Форда, і рішення, знайдене з йогодопомогою є не оптимальним, а близьким до оптимального. Перевагоюпротоколу RIP є його обчислювальна простота, а недоліками --збільшення трафіку при періодичній розсилці широкомовних пакетів інеоптимальному знайденого маршруту.

На малюнку нижче показаний випадок нестійкої роботи мережі по протоколу
RIP при зміні конфігурації - відмову лінії зв'язку маршрутизатора M1 змережею 1. При працездатному стані зв'язку з цим в таблиці маршрутівкожного маршрутизатора є запис про мережу з номером 1 і відповіднимвідстанню до неї.

Рис. Приклад нестійкої роботи мережі при використанні протоколу RIP

При обриві зв'язку з мережею 1 маршрутизатор М1 відзначає, що відстань доцієї мережі взяло значення 16. Проте отримавши через деякий час відмаршрутизатора М2 маршрутне повідомлення про те, що від нього до мережі 1відстань складає 2 хопу, маршрутизатор М1 нарощує цю відстань на
1 і відзначає, що мережа 1 досяжна через маршрутизатор 2. У результатіпакет, призначений для мережі 1, буде циркулювати міжмаршрутизаторами М1 і М2 до тих пір, поки не закінчиться час зберігання записупро мережу 1 в маршрутизаторі 2, і він не передасть цю інформацію маршрутизатора
М1.
Для запобігання подібним зітуацій маршрутна інформація про відомумаршрутизатора мережі не передається тому маршрутизатора, від якого вонаприйшла.
Існують й інші, більш складні випадки нестабільного поведінки мереж,що використовують протокол RIP, при змінах у стані зв'язків абомаршрутизаторів мережі.

2.1.2 Протокол стану зв'язків OSPF

Протокол OSPF (Open Shortest Path Firs) є доситьсучасної реалізацією алгоритму стану зв'язків (він прийнятий у 1991 році)і володіє багатьма особливостями, орієнтованими на застосування у великихгетерогенних мережах.

Протокол OSPF обчислює маршрути в IP-мережах, зберігаючи при цьому іншіпротоколи обміну маршрутної інформацією.
Безпосередньо пов'язані (тобто досяжні без використанняпроміжних маршрутизаторів) маршрутизатори називаються "сусідами". Коженмаршрутизатор зберігає інформацію про те, в якому стані на його думкузнаходиться сусід. Маршрутизатор покладається на сусідні маршрутизатори іпередає їм пакети даних тільки в тому випадку, якщо він впевнений, що вониповністю працездатні. Для з'ясування стану зв'язків маршрутизатори -сусіди досить часто обмінюються короткими повідомленнями HELLO.

Для розповсюдження по мережі даних про стан зв'язків маршрутизаториобмінюються повідомленнями іншого типу. Ці повідомлення називаються routerlinks advertisement - оголошення про зв'язки маршрутизатора (точніше, простані зв'язків). OSPF-маршрутизатори обмінюються не тільки своїми, але йчужими оголошеннями про зв'язки, отримуючи в кінці-кінців інформацію про станвсіх зв'язків мережі. Ця інформація і утворює граф зв'язків мережі, який,природно, один і той же для всіх маршрутизаторів мережі.

Крім інформації про сусідів, маршрутизатор в своєму оголошенніперераховує IP-підмережі, з якими він пов'язаний безпосередньо, тому післяотримання інформації про графа зв'язків мережі, обчислення маршруту до кожноїмережі проводиться безпосередньо з цього графу за алгоритмом Дейкстри.
Більш точно, маршрутизатор обчислює шлях не до конкретної мережі, а домаршрутизатора, до якого ця мережа підключена. Кожен маршрутизатор маєунікальний ідентифікатор, який передається в оголошенні про станизв'язків. Такий підхід дає можливість не витрачати IP-адреси на зв'язку типу
"точка-точка" між маршрутизаторами, до яких не підключені робочістанції.

Маршрутизатор обчислює оптимальний маршрут до кожної адресується мережі,але запам'ятовує тільки перший проміжний маршрутизатор з кожногомаршруту. Таким чином, результатом обчислень оптимальних маршрутівє список рядків, в яких вказується номер мережі і ідентифікатормаршрутизатора, якому потрібно переслати пакет для цієї мережі. Зазначенийсписок маршрутів і є маршрутної таблицею, але обчислений він напідставі повної інформації про графа зв'язків мережі, а не часткової інформації,як в протоколі RIP.

Описаний підхід призводить до результату, який не може бутидосягнутий при використанні протоколу RIP або інших дистанційно-векторнихалгоритмів. RIP припускає, що всі підмережі певної IP-мережі маютьодин і той же розмір, тобто, що всі вони потенційно можуть матиоднакове число IP-сайтів, адреси яких не перекриваються. Більш того,класична реалізація RIP вимагає, щоб виділені лінії "точка-точка"мали IP-адресу, що призводить до додаткових витрат IP-адрес.
У OSPF такі вимоги відсутні: мережі можуть мати різну кількістьхостів і можуть перекриватися. Під перекриттям розуміється наявність декількохмаршрутів до однієї і тієї ж мережі. У цьому випадку адреса мережі в прийшовпакеті може співпасти з адресою мережі, привласненим декількох портів.

Якщо адреса належить декілька підмереж в базі даних маршрутів, топросуває пакет маршрутизатор використовує найбільш специфічний маршрут,тобто адреса підмережі, що має більше довгу маску.
Наприклад, якщо робоча група відгалужується від головної мережі, то вона маєадреса головної мережі поряд з більш специфічним адресою, визначениммаскою підмережі. При виборі маршруту до хоста в підмережі цієї робочої групимаршрутизатор знайде два шляхи, один для головної мережі і один для робочоїгрупи. Так як останній більш специфічний, то він і буде обраний. Цеймеханізм є узагальненням поняття "маршрут за умовчанням", що використовуєтьсяв багатьох мережах.

Використання підмереж з різною кількістю хостів є цілкомприродним. Наприклад, якщо в будівлі або кампусі на кожному поверсі єлокальні мережі, і на деяких поверхах комп'ютерів більше, ніж на інших, тоадміністратор може вибрати розміри підмереж, що відображають очікуванівимоги кожного поверху, а не відповідають розміру найбільшою підмережі.
У протоколі OSPF підмережі діляться на три категорії:
"хост-мережа", що представляє собою підмережа з однієї адреси,
"тупикова мережа", яка представляє собою підмережа, підключену тільки доодному маршрутизатора,
"транзитна мережа", яка представляє собою підмережа, підключену до більшніж одному маршрутизатора.

Транзитна мережа є для протоколу OSPF особливим випадком. Утранзитної мережі кілька маршрутизаторів є взаємно і одночаснодосяжними. У широкомовних локальних мережах, таких як Ethernet або
Token Ring, маршрутизатор може послати одне повідомлення, яке отримають всійого сусіди. Це зменшує навантаження на маршрутизатор, коли він посилаєповідомлення для визначення існування зв'язку або оновлені оголошення просусідах. Однак, якщо кожен маршрутизатор буде перераховувати всіх своїхсусідів у своїх оголошеннях про сусідів, то оголошення займуть багато місця впам'яті маршрутизатора. При визначенні шляху за адресами транзитної підмережіможе виявитися багато надлишкових маршрутів до різних маршрутизаторам.
На обчислення, перевірку і відбраковування цих маршрутів піде багато часу.

Коли маршрутизатор починає працювати в перший раз (тобтоінсталюється), він намагається синхронізувати свою базу даних змаршрутизаторами транзитної локальної мережі, які за визначенням маютьідентичні бази даних. Для спрощення та оптимізації цього процесу впротоколі OSPF використовується поняття "виділеного" маршрутизатора, якийвиконує дві функції.

По-перше, виділений маршрутизатор і його резервний "напарник"є єдиними маршрутизаторами, з якими новий маршрутизаторбуде синхронізувати свою базу. Синхронізувавши базу з виділениммаршрутизатором, новий маршрутизатор буде синхронізовано з усімамаршрутизаторами даної локальної мережі.

По-друге, виділений маршрутизатор робить оголошення про мережевізв'язках, перераховуючи своїх сусідів по підмережі. Інші маршрутизатори простооголошують про свій зв'язок з виділеним маршрутизатором. Це робить оголошенняпро зв'язки (яких багато) більш короткими, розміром з оголошення про зв'язкиокремої мережі.

Для початку роботи маршрутизатора OSPF потрібен мінімум інформації - IP -конфігурація (IP-адреси і маски підмереж), деяка інформація поумовчанням (default) і команда на включення. Для багатьох мереж інформація поумовчанням досить схожа. У той же час протокол OSPF передбачаєвисокий ступінь програмованість.

Інтерфейс OSPF (порт маршрутизатора, що підтримує протокол OSPF)є узагальненням підмережі IP. Подібно до підмережі IP, інтерфейс OSPF має IP -адресу і маску підмережі. Якщо один порт OSPF підтримує більше, ніж однупідмережа, протокол OSPF розглядає ці підмережі так, як якби вони булина різних фізичних інтерфейсів, і обчислює маршрути відповідно.

Інтерфейси, до яких підключені локальні мережі, називаютьсяширокомовними (broadcast) інтерфейсами, так як вони можуть використовуватиширокомовні можливості локальних мереж для обміну сигнальноїінформацією між маршрутизаторами. Інтерфейси, до яких підключеніглобальні мережі, які не підтримують широкомовлення, але забезпечують доступдо багатьох вузлів через одну точку входу, наприклад, мережі Х.25 або frame relay,називаються нешіроковещательнимі інтерфейсами з множинним доступом або
NBMA (non-broadcast multi-access). Вони розглядаються аналогічноширокомовним інтерфейсів за винятком того, що широкомовнарозсилка емулюється шляхом посилки повідомлення кожному сусідові. Так яквиявлення сусідів не є автоматичним, як в широкомовнихмережах, NBMA-сусіди повинні здаватися при конфігуруванні вручну. Як наширокомовних, так і на NBMA-інтерфейси можуть бути задані пріоритетимаршрутизаторів для того, щоб вони могли вибрати виділений маршрутизатор.

Інтерфейси "точка-точка", подібні PPP, дещо відрізняються відтрадиційної IP-моделі. Хоча вони і можуть мати IP-адреси і подмаскі, аленеобхідності в цьому немає.
У простих мережах досить визначити, що пункт призначення можна досягти ізнайти маршрут, який буде задовільним. У складних мережах звичайноє декілька можливих маршрутів. Іноді хотілося б мати можливостіщодо встановлення додаткових критеріїв для вибору шляху: наприклад,найменша затримка, максимальна пропускна здатність або найменшавартість (у мережах з оплатою за пакет). З цих причин протокол OSPFдозволяє адміністратора призначати кожному інтерфейсу певнийчисло, зване метрикою, щоб надати потрібний вплив на вибір маршруту.

Число, яке використовується в якості метрики шляху, може бути призначенадовільним чином за бажанням адміністратора. Але за умовчанням якметрики використовується час передачі біта в 10-ти наносекундних одиницях (10
Мб/с Ethernet'у призначається значення 10, а лінії 56 Кб/с - число 1785).
Обчислюється протоколом OSPF метрика шляху є сумою метриквсіх прохідних в дорозі зв'язків; це дуже груба оцінка затримки шляху. Якщомаршрутизатор виявляє більше, ніж один шлях до віддаленої підмережі, то вінвикористовує шлях з найменшою вартістю шляху.

У протоколі OSPF використовується кілька часових параметрів, і середних найбільш важливими є інтервал повідомлення HELLO і інтервал відмовимаршрутизатора (router dead interval).

HELLO - це повідомлення, яким обмінюються сусідні, тобтобезпосередньо пов'язані маршрутизатори підмережі, з метою встановитистан лінії зв'язку і стан маршрутизатора-сусіда. У повідомленні HELLOмаршрутизатор передає свої робочі параметри і говорить про те, кого вінрозглядає як своїх найближчих сусідів. Маршрутизатори з різнимиробочими параметрами ігнорують повідомлення HELLO один одного, тому невірносконфігуровані маршрутизатори не будуть впливати на роботу мережі. Коженмаршрутизатор шле повідомлення HELLO кожному своєму сусідові по крайней мереодин раз протягом інтервалу HELLO. Якщо інтервал відмови маршрутизатораминає без отримання повідомлення HELLO від сусіда, то вважається, що сусіднепрацездатна, і поширюється нове оголошення про мережеві зв'язки,щоб у мережі стався перерахунок маршрутів.

Приклад маршрутизації за алгоритмом OSPF

Уявімо собі один день з життя транзитної локальної мережі. Нехай унас є мережа Ethernet, в якій є три маршрутизатора - Джон, Фред і
Роб (імена членів робочої групи Internet, що розробила протокол OSPF).
Ці маршрутизатори пов'язані з мережами в інших містах за допомогою виділенихліній.

Нехай відбулося відновлення живлення мережі після збою.
Маршрутизатори та комп'ютери перезавантажуються і починають працювати по мережі
Ethernet. Після того, як маршрутизатори виявляють, що порти Ethernetпрацюють нормально, вони починають генерувати повідомлення HELLO, якіговорять про їх присутність у мережі і їх конфігурації. Однак маршрутизаціяпакетів починає здійснюватися не відразу - спочатку маршрутизатори повиннісинхронізувати свої маршрутні бази (малюнок).

Рис. Гіпотетична мережу з OSPF маршрутизаторами

Протягом інтервалу відмови маршрутизатори продовжують посилатиповідомлення HELLO. Коли який-небудь маршрутизатор надсилає таке повідомлення,інші його отримують і відзначають, що в локальній мережі є іншиймаршрутизатор. Коли вони посилають наступне HELLO, вони перераховують там ісвого нового сусіда.

Коли період відмови маршрутизатора закінчується, то маршрутизатор знайвищим пріоритетом і найбільшим ідентифікатором оголошує себевиділеним (а наступний за ним за пріоритетом маршрутизатор оголошує себерезервним виділеним маршрутизатором) і починає синхронізувати свою базуданих з іншими маршрутизаторами.

З цього моменту часу база даних маршрутних оголошень кожногомаршрутизатора може містити інформацію, отриману від маршрутизаторівінших локальних мереж або з виділених ліній. Роб, наприклад, ймовірноотримав інформацію від Мило і Робіна про їх мережах, і він може передавати тудипакети даних. Вони містять інформацію про власні зв'язках маршрутизатората оголошення про зв'язки мережі.

Бази даних тепер синхронізовані з виділеним маршрутизатором,яким є Джон. Джон підсумовує свою базу даних з кожною базоюданих своїх сусідів - базами Фреда, Роба і Джефа - індивідуально. Укожній синхронізуються парі оголошення, знайдені тільки в якій-небудьодній базі, копіюються в іншу. Виділений маршрутизатор, Джон,поширює нові оголошення серед інших маршрутизаторів своєїлокальної мережі. Наприклад, оголошення Мило і Робіна передаються Джону Робом,а Джон у свою чергу передає їх Фреду і Джеффрі. Обмін інформацією міжбазами продовжується якийсь час, і поки він не завершиться,маршрутизатори не будуть вважати себе працездатними. Після цього вони себетакими вважають, тому що мають всю доступну інформацію про мережу.

Подивимося тепер, як Робін обчислює маршрут через мережу. Дві ззв'язків, приєднаних до його портів, представляють лінії T-1, а один - лінію
56 Кб/c. Робін спочатку виявляє двох сусідів - Роба з метрикою 65 і
Мило з метрикою 1785. З оголошення про зв'язки Роба Робін виявив найкращийшлях до Мило з вартістю 130, тому він відкинув безпосередній шлях до
Мило, оскільки він пов'язаний з більшою затримкою, тому що проходить через лініїз меншою пропускною здатністю. Робін також виявляє транзитнулокальну мережу з виділеним маршрутизатором Джоном. З оголошень про зв'язки
Джона Робін дізнається про шлях до Фреду і, нарешті, дізнається про шлях домаршрутизаторам Келлі і Джеффу і до їх тупиковим мереж.

Після того, як маршрутизатори повністю входять в робочий режим,інтенсивність обміну повідомленнями різко падає. Зазвичай вони посилаютьповідомлення HELLO за своїми підмережах кожні 10 секунд і роблять оголошення простані зв'язків кожні 30 хвилин (якщо виявляються зміни в станізв'язків, то оголошення передається, природно, негайно). Оновленіоголошення про зв'язки є гарантією того, що маршрутизатор працює вмережі. Старі оголошення видаляються з бази через певний час.

Уявімо, проте, що будь-яка виділена лінія мережі відмовила.
Приєднані до неї маршрутизатори поширюють свої оголошення, вяких вони вже не згадують один одного. Ця інформація розповсюджується помережі, включаючи маршрутизатори транзитної локальної мережі. Коженмаршрутизатор в мережі перераховує свої маршрути, знаходячи, може бути, новішляхи для відновлення втраченого взаємодії.

2.1.3 Порівняння протоколів RIP і OSPF за витратами на широкомовна трафік

У мережах, де використовується протокол RIP, накладні витрати на обмінмаршрутної інформацією суворо фіксовані. Якщо в мережі є певнакількість маршрутизаторів, то трафік, що створюється переданої маршрутноїінформацією, описуються формулою (1):
(1) F = (число оголошених маршрутов/25) x 528 (байтів в повідомленні) x

(число копій на одиницю часу) x 8 (бітів у байті)
У мережі з протоколом OSPF загрузка при незмінному стані ліній зв'язкустворюється повідомленнями HELLO і оновленими оголошеннями про стан зв'язків,що описується формулою (2):
(2) F = ([20 + 24 + 20 + (4 x число сусідів)] x
(число копій HELLO в одиницю часу)) x 8 +
[(кількість оголошень x середній розмір об'яви) x
(число копій оголошень в одиницю часу)] x 8,де 20 - розмір заголовка IP-пакету,
24 - заголовок пакета OSPF,
20 - розмір заголовка повідомлення HELLO,
4 - дані на кожного сусіда.
Інтенсивність посилки повідомлень HELLO - кожні 10 секунд, оголошень простані зв'язків - кожні півгодини. За зв'язків "точка-точка" або заширокомовним локальних мереж в одиницю часу надсилається тільки одинкопія повідомлення, за NBMA мереж типу frame relay кожному сусідові надсилаєтьсясвоя копія повідомлення. У мережі frame relay з 10 сусідніми маршрутизаторами і
100 маршрутами в мережі (мається на увазі, що кожен маршрут являєє окремим OSPF-узагальнення про мережеві зв'язки і що RIP поширювати??інформацію про всіх цих маршрутах) трафік маршрутної інформації визначаєтьсяспіввідношеннями (3) і (4):
(3) RIP: (100 маршрутів/25 маршрутів в оголошенні) x 528 x

(10 копій/30 сек) = 5 632 б/с
(4) OSPF: ([20 + 24 + 20 + (4 x 10) x (10 копій/10 сек)] +

[100 маршрутів x (32 + 24 + 20) + (10 копій/30 x 60 сек]) x 8 = 1 170 б/с

Як видно з отриманих результатів, для нашого гіпотетичного прикладутрафік, який створюється протоколом RIP, майже в п'ять разів інтенсивніше трафіку,створюваного протоколом OSPF.

2.2 ОРГАНІЗАЦІЯ ФОРМУВАННЯ таблиць маршрутизації

Найважливішим завданням мережевого рівня є маршрутизація - передачапакетів між двома кінцевими вузлами в складовою мережі.

Розглянемо принципи формування таблиць маршрутизації на прикладіскладовою мережі, зображеної на малюнку нижче. У цій мережі 20маршрутизаторів об'єднують 18 мереж в загальну мережу; S1, S2, ... , S20 - ценомери мереж. Маршрутизатори мають по кілька портів (принаймні, задва), до яких приєднуються мережі. Кожен порт маршрутизатора можнарозглядати як окремий вузол мережі: він має власний мережевий адресу івласний локальний адресу в тій підмережі, що до нього підключена.
Наприклад, маршрутизатор під номером 1 має три порти, до яких підключенімережі S1, S2, S3. На малюнку мережеві адреси цих портів позначені як
М1 (1), Ml (2) і М1 (3). Порт М1 (1) має локальний адресу в мережі з номером
S1, порт Ml (2) - в мережі S2, а порт М1 (3) - в мережі S3. Таким чином,маршрутизатор можна розглядати як сукупність декількох вузлів, коженз яких входить у свою мережу. Як єдиний пристрій маршрутизатор не маєні окремого мережевого адреси, ні будь-якого локального адреси.

Рис. Принципи маршрутизації в складовою мережі

У складних складових мережах майже завжди існує кількаальтернативних маршрутів для передачі пакетів між двома кінцевими вузлами.
Маршрут - це послідовність маршрутизаторів, які повинен пройтипакет від відправника до пункту призначення. Так, пакет, відправлений з вузла
А у вузол В, може пройти через маршрутизатори 17, 12, 5, 4 і 1 абомаршрутизатори 17,13, 7, 6 і З. Неважко знайти ще кілька маршрутівміж вузлами А і В.

Завдання щодо вибору маршруту з декількох можливих вирішують маршрутизатори,а також кінцеві вузли. Маршрут вибирається на підставі наявної у цихпристроїв інформації про поточну конфігурації мережі, а також на підставізазначеного критерію вибору маршруту. Зазвичай в якості критерію виступаєзатримка проходження маршруту окремим пакетом або середня пропускнаспроможність маршруту для послідовності пакетів. Часто такожвикористовується досить простий критерій, що враховує тільки кількістьпройдених в маршруті проміжних маршрутизаторів (хопові).

Щоб за адресою мережі призначення можна було б вибрати раціональниймаршрут подальшого проходження пакету, кожен кінцевий вузол і маршрутизатораналізують спеціальну інформаційну структуру, яка називаєтьсятаблиці маршрутизації. Використовуючи умовні позначення для мережевих адресмаршрутизаторів і номерів мереж в тому вигляді, як вони наведені на рису