CC BY
18
УДК 681.3.07
Е. Л. АЛЬТМАН В. Г. ШАХОВ
Омский государственный университет путей сообщения
ОБОБЩЕННАЯ МОДЕЛЬ ПРОТОКОЛОВ МАРШРУТИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
В статье предлагается трехуровневая модель протоколов маршрутизации, рассматриваются задачи, решаемые на каждом уровне, делаются выводы о возможном применении модели.
Постановка задачи
В настоящее время наблюдается значительный рост компьютерных сетей. В связи с этим увеличивается сложность их конфигурирования и обслуживания. Важным и вместе с тем сложным аспектом работы компьютерной сети являются протоколы маршрутизации [4]. В работе в общем виде рассматривается задача настройки этих протоколов.
В настоящее время принято анализировать протоколы маршрутизации, отталкиваясь от алгоритма построения таблиц маршрутизации [2,3, 5]. При этом мало используется возможность разбиения решаемой задачи на более простые подзадачи. Например, в протоколе R1P функция контроля состояния линий связи объединена с функцией распространением топологической информации, что приводит к большому служебному трафику. Несмотря на то, что в современных протоколах, например OSPF, эти функции уже разделены, существующие модели протоколов маршрутизации недостаточно структурированы.
В работе предлагается многоуровневая обобщенная модель протоколов маршрутизации. Эта модель разбивает работу протоколов маршрутизации на уровни, каждый из которых можно анализировать отдельно, в результате чего задача разбивается на
простые части. Такой подход к решению различных задач в последнее время получает широкое распространение в области информационных технологий.
Описание модели
На рис. 1 схематически изображена рассматриваемая модель.
Работу протоколов маршрутизации можно условно разбить на три уровня:
— контроль состояния линий связи;
— распространение маршрутной информации;
— нахождение оптимальных маршрутов.
Рассмотрим далее отдельно каждый уровень протоколов маршрутизации.
Контроль состояния линий связи
Изменения в топологии, связанные с отключением или включением линий связи, могут отслеживаться на двух уровнях.
На физическом уровне определить состояние линии связи можно по наличию несущей. Данный метод позволяет быстро обнаружить изменение топологии. Однако этот метод применим не всегда.
В некоторых случаях технология передачи данных не предполагает наличия несущей или другого
Контроль состояния линий связи
Определение оптимальных маршрутов
По наличию несущей
Распространение топологической информации
Передача информации только соседним маршрутизаторам
Алгоритм Беллмана-Форда
С помощью служебных сообщений
Передача информации всем маршрутизаторам сети
L
Алгоритм Дийкстры
102
Рис. 1. Обобщенная модель протоколов маршрутизации.
подобного средства проконтролировать состояние линии. Например, при соединении модемов почеты-рехпроходной выделенной линии связь считается всегда установленной, и если произошел обрыв, то он не будет обнаружен до передачи по ней каких-либо данных.
Возможны другие случаи, когда контроль состояния линии связи на физическом уровне не работает. Часто логическая линия связи, которую контролирует маршрутизатор, состоит из нескольких физических. Например, в том случае, если используется модемное соединение, маршрутизатор может контролировать только линию между ним и его модемом.
Для контроля линии связи в том случае, если это не удается сделать на физическом уровне, используются специальные служебные сообщения. Эти сообщения посылаются через определенные интервалы времени. В том случае, если эти сообщения не приходят в течение определенного интервала времени, то делается вывод, что либо линия связи, либо соседнее сетевое устройство вышли из строя. С точки зрения протоколов маршрутизации нет разницы между выходом сетевого устройства и линией связи, которой это устройство соединено.
В случае обнаружения тем или иным методом изменений в топологии маршрутизатор, обнаруживший изменение, начинает рассылать информацию о нем остальным устройствам сети.
Распространение топологической информации
Существует два подхода к распространению топологической информации.
При первом подходе, применяемом в протоколах вектора расстояний, информация передается только соседним маршрутизаторам. Соседние маршрутизаторы передают полученную информацию своим соседям, и таким образом информация доходит до всех устройств сети.
Информация до соседних маршрутизаторов может передаваться как широковещательно (RIP, IGRP и другие внутренние протоколы), так и с помощью установки соседских отношений, поверх сетевого протокола (BGP).
Второй подход характерен для протоколов состояния линии. В этом случае маршрутизатор отправляет сообщения всем остальным маршрутизаторам. Реализуется это отправкой сообщений по зарезервированному мультикастинковому адресу.
Принципиального различия между этими двумя подходами нет. В обоих случаях информация передается от маршрутизатора к маршрутизатору. Отличие состоит в том, что в первом случае пересылка пакетов происходит на уровне протокола маршрутизации, а во втором — на уровне протокола IP,
Однако при практическом применении первого подхода часто возникает задержка информации.
Старые варианты протоколов маршрутизации вектора расстояний при пересылке топологической информации не анализируют изменения в ней. Поэтому полученные данные они пересылают периодически, а не при обновлении информации.
Определение оптимального маршрута
После получения информации об изменении топологии маршрутизатор должен перестроить свои таблицы маршрутизации. В современных сетях для этого используется два алгоритма — Беллмана-Форда и Дийкстры. Эти алгоритмы известны из теории графов и хорошо изучены [ 1 ].
Протоколы маршрутизации, построенные на основе алгоритма Беллмана-Форда, чаще всего используют первый подход к распространению маршрутной информации. С алгоритмом Дийкстры обычно применяется второй.
Заключение
Рассмотренная в работе модель позволяет упростить решение различных задач при проектировании компьютерных сетей и настройке протоколов маршрутизации. Например, она может быть применена для выбора протокола маршрутизации, определения оптимальных параметров выбранного протокола маршрутизации, оценки времени сходимости протокола при определенных параметрах и других.
Необходимость в подобной модели возникла вследствие увеличения сложности решаемых задач. В дальнейшем возможно уточнение этой модели за счет разложения на составляющие отдельных уровней.
Библиографический список
1. Иванов Б.Н. Дискретная математика. Алгоритмы и программы: учеб. пособие. М.Лаборатория базовых знаний, 2001.288с.
2. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. СПб:Питер, 1999,672 с.
3. Пакет К., Тир Д. Создание масштабируемых сетей Cisco, СПб.:Вильямс, 2002.792с.
4. РетанаА.,СлайсД.,УайтР. Принципы проектирования корпоративных IP-сетей. СПб.:Вильямс, 2002.368 с.
5. hUp://cisco.com/urüvercd/home/home.htm Cisco Connection Documentation.
АЛЬТМАН Евгений Анатольевич, преподаватель кафедры АиСУ.
ШАХОВ Владимир Григорьевич, кандидат технических наук, профессор кафедры АиСУ.
