69
правок
Изменения
Нет описания правки
Многие глобальные сети построены для конкретной организации и являются закрытыми. Другие, построенные интернет провайдерами, предоставляют соединение из локальной сети организации в интернет. WAN довольно часто построены с использованием выделенных линий (закрытых двунаправленных линий между двумя или более локациями, предоставляемых за определенную месячную плату). На каждом конце выделенной линии, роутер соединяет локальную сеть на его стороне со вторым роутером, имеющим собственную локальную сеть. Однако, выделенные линии могут быть очень дорогими. Поэтому вместо них WAN также могут быть построены c использованием менее дорогой схемы передачи пакетов.
Основными используемыми протоколами в глобальных сетях являются TCP/IP, SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay. Ранее был также широко распространён протокол X.25, который может по праву считаться прародителем Frame relay.
=== Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей ===
Понятно, что глобальные сети имеют множество недостатков, которые хотелось бы оптимизировать. Сближение в методах передачи данных в глобальных и локальных сетях происходит на платформе оптической цифровой (немодулированной) передачи данных по оптоволоконным линиям связи. Из-за резкого улучшения качества каналов связи в глобальных сетях начали отказываться от сложных и избыточных процедур обеспечения корректности передачи данных. Примером могут служить сети frame Frame relay. В этих сетях предполагается, что искажение бит происходит настолько редко, что ошибочный пакет просто уничтожается, а все проблемы, связанные с его потерей, решаются программами прикладного уровня, которые непосредственно не входят в состав сети frame Frame relay.
За счет новых сетевых технологий и, соответственно, нового оборудования, рассчитанного на более качественные линии связи, скорости передачи данных в уже существующих коммерческих глобальных сетях нового поколения приближаются к традиционным скоростям локальных сетей (в сетях frame relay сейчас доступны скорости 2 Мбит/с), а в глобальных сетях АТМ и превосходят их, достигая 622 Мбит/с.
С появлением более качественной связи и с увеличением скорости передачи данных, соответственно также нужны новые алгоритмы маршрутизации, оптимальные для новых параметров сетей.
И наконец, появляются новые технологии, изначально предназначенные для обоих видов сетей. Наиболее ярким представителем нового поколения технологий является технология АТМ, которая может служить основой не только локальных и глобальных компьютерных сетей, но и телефонных сетей, а также широковещательных видеосетей, объединяя все существующие типы трафика в одной транспортной сети.
=== Маршрутизация в WAN ===
Алгоритмы маршрутизации в WAN можно дифференцировать, основываясь на нескольких ключевых характеристиках. Во-первых, на работу результирующего протокола маршрутизации влияют конкретные задачи, которые решает разработчик алгоритма. Во-вторых, существуют различные типы алгоритмов маршрутизации, и каждый из них по-разному влияет на сеть и ресурсы маршрутизации. И наконец, алгоритмы маршрутизации используют разнообразные показатели, которые влияют на расчет оптимальных маршрутов.
При разработке алгоритмов маршрутизации часто преследуют одну или несколько из перечисленных ниже целей:
* Оптимальность;
* Простота и низкие непроизводительные затраты;
* Живучесть и стабильность;
* Быстрая сходимость;
* Гибкость.
Сами алгоритмы маршрутизации могут быть классифицированы по типам. Например, алгоритмы могут быть:
* Статическими или динамическими;
* Одномаршрутными или многомаршрутными;
* Одноуровневыми или иерархическими;
* С интеллектом в главной вычислительной машине или в маршрутизаторе;
* Внутридоменными и междоменными;
* Алгоритмами состояния канала или вектора расстояний.
'''Статические алгоритмы''' маршрутизации вообще вряд ли являются алгоритмами. Распределение статических таблиц маршрутизации устанавливается администратором сети до начала маршрутизации. Оно не меняется, если только администратор сети не изменит его. Алгоритмы, использующие статические маршруты, просты для разработки и хорошо работают в окружениях, где трафик сети относительно предсказуем, а схема сети относительно проста. Т.к. статические системы маршрутизации не могут реагировать на изменения в сети, они, как правило, считаются непригодными для современных крупных, постоянно изменяющихся сетей.
'''Динамические алгоритмы''' маршрутизации подстраиваются к изменяющимся обстоятельствам сети в масштабе реального времени. Они выполняют это путем анализа поступающих сообщений об обновлении маршрутизации. Если в сообщении указывается, что имело место изменение сети, программы маршрутизации пересчитывают маршруты и рассылают новые сообщения о корректировке маршрутизации. Динамические алгоритмы маршрутизации могут дополнять статические маршруты там, где это уместно. Например, можно разработать "маршрутизатор последнего обращения" (т.е. маршрутизатор, в который отсылаются все неотправленные по определенному маршруту пакеты). Такой маршрутизатор выполняет роль хранилища неотправленных пакетов, гарантируя, что все сообщения будут хотя бы определенным образом обработаны.
Названия '''одномаршрутных''' и '''многомаршрутных''' алгоритмов говорят сами за себя. Некоторые сложные протоколы маршрутизации обеспечивают несколько маршрутов к одному и тому же пункту назначения, тем самым увеличивая пропускную способность и надежность. ''Одномаршрутные'' же алгоритмы находят лишь один маршрут, что, естесственно, хуже.
Некоторые алгоритмы маршрутизации оперируют в плоском пространстве, в то время как другие используют '''иерархии маршрутизации'''. В '''одноуровневой системе маршрутизации''' все маршрутизаторы равны по отношению друг к другу. В иерархической системе маршрутизации некоторые маршрутизаторы формируют то, что составляет основу (backbone {{---}} базу) маршрутизации. Пакеты из небазовых маршрутизаторов перемещаются к базовым маршрутизаторам и пропускаются через них до тех пор, пока не достигнут общей области пункта назначения. Начиная с этого момента, они перемещаются от последнего базового маршрутизатора через один или несколько небазовых маршрутизаторов до конечного пункта назначения. Основным преимуществом иерархической маршрутизации является то, что она имитирует организацию большинства компаний и следовательно, очень хорошо поддерживает их схемы трафика. Внутридоменным маршрутизаторам необходимо знать только о других маршрутизаторах в пределах своего домена, поэтому их алгоритмы маршрутизации могут быть упрощенными. Соответственно может быть уменьшен и трафик обновления маршрутизации, зависящий от используемого алгоритма маршрутизации.
'''Алгоритмы с интеллектом в главной вычислительной машине или в маршрутизаторе.'''
Некоторые алгоритмы маршрутизации предполагают, что конечный узел источника определяет весь маршрут. Обычно это называют маршрутизацией от источника. В системах маршрутизации от источника маршрутизаторы действуют просто как устройства хранения и пересылки пакета, без всяких раздумий отсылая его к следующей остановке.
Другие алгоритмы предполагают, что главные вычислительные машины ничего не знают о маршрутах. При использовании этих алгоритмов маршрутизаторы определяют маршрут через объединенную сеть, базируясь на своих собственных расчетах. В первой системе, рассмотренной выше, интеллект маршрутизации находится в главной вычислительной машине. В системе, рассмотренной во втором случае, интеллектом маршрутизации наделены маршрутизаторы.
Компромисс между маршрутизацией с интеллектом в главной вычислительной машине и маршрутизацией с интеллектом в маршрутизаторе достигается путем сопоставления оптимальности маршрута с непроизводительными затратами трафика. Системы с интеллектом в главной вычислительной машине чаще выбирают наилучшие маршруты, т.к. они, как правило, находят все возможные маршруты к пункту назначения, прежде чем пакет будет действительно отослан. Затем они выбирают наилучший маршрут, основываясь на определении оптимальности данной конкретной системы. Однако акт определения всех маршрутов часто требует значительного трафика поиска и большого объема времени.
'''Внутридоменные или междоменные алгоритмы.'''
Некоторые алгоритмы маршрутизации действуют только в пределах доменов; другие - как в пределах доменов, так и между ними. Природа этих двух типов алгоритмов различная. Поэтому понятно, что оптимальный алгоритм внутридоменной маршрутизации не обязательно будет оптимальным алгоритмом междоменной маршрутизации.
'''Алгоритмы состояния канала''' (известные также как алгоритмы "первоочередности наикратчайшего маршрута") направляют потоки маршрутной информации во все узлы объединенной сети. Однако каждый маршрутизатор посылает только ту часть маршрутной таблицы, которая описывает состояние его собственных каналов.
'''Алгоритмы вектора расстояния''' (известные также как алгоритмы Бэлмана-Форда) требуют от каждого маршрутизатора посылки всей или части своей маршрутной таблицы, но только своим соседям. Алгоритмы состояния каналов фактически направляют небольшие корректировки по всем направлениям, в то время как алгоритмы вектора расстояний отсылают более крупные корректировки только в соседние маршрутизаторы.
Отличаясь более быстрой сходимостью, алгоритмы состояния каналов несколько меньше склонны к образованию петель маршрутизации, чем алгоритмы вектора расстояния. С другой стороны, алгоритмы состояния канала характеризуются более сложными расчетами в сравнении с алгоритмами вектора расстояний, требуя большей процессорной мощности и памяти, чем алгоритмы вектора расстояний. Вследствие этого, реализация и поддержка алгоритмов состояния канала может быть более дорогостоящей. Несмотря на их различия, оба типа алгоритмов хорошо функционируют при самых различных обстоятельствах.
=== Принцип работы глобальных сетей ===
Существуют так называемые «операторы связи», которые содержат собственные каналы и арендуют провайдерам доступ к ним. Собственность каждого оператора, включая все локальные сети провайдеров, подключенные к нему, принято называть «автономной системой».
Автономная система – это ряд связанных между собой машин с единой внутренней политикой маршрутизации '''(IGP – Internal Gateway Protocol)'''. Сами автономные системы посредством мощных каналов соединяются между собой, образуя единую сеть Internet. Но невозможно передать данные каждому маршрутизатору обо всех остальных роутерах. Поэтому принято выделять так называемые «пограничные шлюзы» автономной системы. Все шлюзы соединяются по единой магистрали и обмениваются данными посредством внешних протоколов маршрутизации '''(EGP – External Gateway Protocol)'''.
К внутренним протоколам относятся ''RIP'' и ''OSPF''.
Прежде чем описать эти алгоритмы, введем понятие «хоп», использующееся во многих метриках протоколов. '''Хоп''' или '''транзитный участок''' {{---}} участок сети между двумя узлами сети, по которому передаются сетевые пакеты. Обычно используется для определения «расстояния» между узлами. Чем больше хопов {{---}} тем сложнее путь маршрутизации и тем «дальше» находятся узлы друг от друга. Например, на иллюстрации ниже количество хопов будет равно 2.
[[Файл:Hop-count-trans.png|600px| Количество хопов в данном примере будет равно 2]]
1. '''RIP'''
Протокол RIP (Routing Information Protocol) очень прост и универсален, поэтому поддерживается всеми операционными системами и железными маршрутизаторами. Он относится к классу «дистанционно-векторных» протоколов.
Идея RIP очень проста. Каждый маршрутизатор через определенный интервал времени отсылает информацию о связях своим соседям. Сосед соотносит их со своей базой и добавляет данные, если они актуальны. Таким образом, все роутеры должны знать обо всех своих сетях.
Метрика в RIP совпадает с числом хопов до нужной сети. В случае, если метрика равна 16, сеть считается недоступной. Следовательно, протокол может работать с сетью, в которой максимально число шлюзов менее 16.
Бывают случаи, когда происходят внештатные ситуации, получившие названия «зацикливание» и «счет до бесконечности». Эти вредные явления засоряют сеть ложной информацией и могут длиться до получаса. Зацикливание происходит после отключения одной из сети, когда сторонний роутер оповестит соседа, что сеть доступна через него (в случае, если сосед не успеет оповестить маршрутизатор о недоступности сети). Таким образом, между шлюзами образуется петля.
Чтобы избежать петель, вводят два ограничения в протокол RIP. Первое называется «правилом разделения горизонта». Оно гласит, что маршрутизатор A не должен отправлять данные о сети B, маршрутизатору C, если последний ему сообщил о сети B. Иными словами, роутер не шлет информацию о сети соседу, если изначально получил сведения об этой сети от него. Второе ограничение обязывает шлюз изменить метрику маршрута, если ее разослал тот же самый роутер. Отчасти, эти добавления спасают от петель, но не всегда. Бывает, что маршрутизатор получает ложные данные от стороннего шлюза по цепочке.
Счет до бесконечности происходит в результате несвоевременного оповещения станций. При этом ложный маршрут может существовать, пока метрика сети не станет равной 16.
Борются с ним двумя способами: замораживанием изменений (когда на время шлюз, уловивший, что сеть отключена, не принимает сведения об этой сети), либо триггерными обновлениями (в случае немедленной рассылки сведений о недоступности сети, независимо от текущего значения таймера). Однако даже эти методы не могут гарантировать отсутствие счета до бесконечности в RIP-системе.
2. '''OSPF'''
На смену RIP пришел протокол OSPF, который снимает ограничение в 15 узлов и сводит к минимуму служебный трафик. Он относится к классу протоколов «состояния связей», а его работа складывается в два этапа:
1. Каждый маршрутизатор после включения рассылает информацию по всем своим интерфейсам обо всех своих соседях, используя сообщения типа Link-State.
2. После составления полной сетевой картины роутер начинает искать оптимальный маршрут до каждой сети, используя специальный алгоритм Дейкстры.
Что касается метрики, то здесь все намного удобнее, чем в RIP. Метрика представляет собой уже не число хопов, а пропускную способность канала (время передачи одного бита в 10-наносекундных интервалах). Так, для Ethernet метрика равна десяти, для Fast Ethernet {{---}} единице, а для канала 56 Кб/с {{---}} числу 1785. Полная метрика для определенного маршрута является суммой всех промежуточных каналов. При этом OSPF никогда не пропустит пакет через диалапный канал в один хоп, если имеется связь, построенная на Fast Ethernet, пусть даже состоящая из 3-4 хопов.
Следует отметить, что OSPF умеет посылать данные сразу по нескольким каналам, тем самым, уменьшая нагрузку на сеть. Однако в этом случае действует ограничение по метрике. За подробностями обращайся в более развернутую теорию по OSPF, все особенности которой не поместятся в этой статье.
3. '''BGP'''
На текущий момент BGP зарегистрирован под четвертой версией и не имеет конкурентов. Принцип работы протокола очень прост: на граничных шлюзах автономной системы прописаны определенные правила, согласно которым маршрутизатор будет рассылать пакеты по своим интерфейсам. Скажем, если администратор прописал правило на время суток, то днем данные будут отправляться по одному интерфейсу, а ночью по-другому. Также можно классифицировать трафик по приоритету, качеству информации и т.п. Все граничные шлюзы обязательно обмениваются между собой таблицами маршрутизации. Таким образом, к такому роутеру выдвигаются довольно жесткие требования по дисковому пространству и производительности. Однако с помощью механизма суммирования маршрутов можно существенно снизить размер передаваемой информации.
При выборе протокола маршрутизации необходимо взвесить все «за» и «против». С одной стороны, громоздкий OSPF. С другой - никто не мешает использовать RIP второй версии, который научился понимать маски подсети и аутентификацию, чего не умел его предшественник.
=== Источники информации ===
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Wide_area_network Википедия {{---}} WAN];
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Leased_line Википедия {{---}} Leased line];
* Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. В. Олифер, Н. Олифер {{, 5е издание;* Сети ЭВМ: протоколы стандарты, интерфейсы. Ю. Блэк; перев. с англ. ---}} "М.: Мир, 2005;* Компьютерные сети. ПринципыУчебный курс, 2-е изд. - MicrosoftPress, технологииРусская редакция, протоколы"2004. [[Категория:Компьютерные сети]]
