Маршрутизация в мультисерверных сетях

4. Анализ функционирования мультисервисной сети с адаптивной маршрутизацией

4.1 Преимущества и недостатки статической и динамической маршрутизации

Статическая маршрутизация

Статическая маршрутизируемая IP-сеть не использует протоколы маршрутизации, поскольку вся информация о маршрутизации хранится в статической таблице на каждом маршрутизаторе. Чтобы любые два произвольных хоста в сети могли взаимодействовать между собой, каждый маршрутизатор должен иметь такую таблицу маршрутов. 
Статическая маршрутизируемая IP-среда лучше всего подходит для небольшой сети с редко изменяющейся структурой, в которой отсутствуют альтернативные маршруты. Статическая маршрутизируемая среда может применяться для:

· сети малого предприятия;

· сети домашнего офиса;

· филиала с одной сетью.

Вместо реализации протокола маршрутизации через узкополосный канал связи, одиночный маршрут по умолчанию на маршрутизаторе филиала гарантирует, что весь трафик, не предназначенный для компьютера в сети филиала, будет направлен в основной офис.

Достоинства статической маршрутизации:

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 статической маршрутизации:

· Отсутствие отказоустойчивости. Если в силу каких-либо причин один из маршрутизаторов выходит из строя или становится недоступным коммуникационный канал, статический маршрутизатор не сможет как-то отреагировать на неисправность. Более того, другие маршрутизаторы в сети не будут знать о неисправности и будут продолжать передавать данные по недоступному маршруту. В сетях малого офиса (например, с двумя маршрутизаторами и тремя сетями, соединенными в ЛВС) подобные ситуации могут решаться администратором оперативно. В крупных сетях более предпочтительным оказывается использование специальных протоколов маршрутизации;

· Непроизводительные административные затраты. Если добавляется новая подсеть или удаляется из межсетевой среды существующая, маршруты к ней должны быть вручную добавлены или удалены. Если добавляется новый маршрутизатор, то он должен быть правильно сконфигурирован для маршрутизации в межсетевой среде.

Динамическая маршрутизация

Динамическая маршрутизация используется преимущественно в средних и крупных сетях со сложной, часто меняющейся инфраструктурой, где прежде всего важна оперативность отслеживания и устранения проблем связи. Это достигается за счет программного управления таблицами маршрутизации при помощи демонов (в unix-подобных системах для этих целей используются процессы routed и gated). Периодический обмен информацией между маршрутизаторами осуществляется с помощью соответствующих протоколов - на основании полученных данных корректируются записи в таблицах маршрутизации.

Использование протоколов динамической маршрутизации значительно сокращает затраты труда системного администратора по обслуживанию сети. Однако следует принимать во внимание тот факт, что при этом повышается нагрузка на процессоры маршрутизаторов и, как следствие, на сеть в целом. Отчасти данная проблема решается за счет использования динамической балансировки сетевой нагрузки и прописывания статических маршрутов отдельным сегментам сети. Но динамическая маршрутизация обладает и другим серьезным недостатком - возрастает риск DDOS-атак или перехвата сетевого трафика. В данных условиях повышение безопасности сети становится одной из приоритетных задач системного администратора.

Использование адаптивной маршрутизации может уменьшить среднее время нахождения пакета в сети, позволяет минимизировать затраты на его доставку получателю в сетях с разнородным трафиком, увеличить общую надежность сети за счет возможности автоматического выбора альтернативного маршрута на основании данных о топологии сети. Однако, данные преимущества достигаются увеличением нагрузки на вычислительные центры узлов коммутации, поэтому использование адаптивной маршрутизации ограничено размерами автономной системы (домена). Очевидно, что при этом возникает проблема разработки математического обеспечения оптимизации процедур выбора маршрута с целью снижения нагрузки на вычислительные центры, а также получения возможности использования многопутевой маршрутизации.

На этапе выбора оптимального маршрута для отправки пакетов следующему узлу сеть будем рассматривать как взвешенный ориентированный граф. Вершины графа представляют маршрутизаторы, а дуги, соединяющие эти вершины, - физические линии между вершинами. Каждой линии связи соответствует некоторое интегральное значение, представ ленное посредством «стоимости» пересылки пакета по ней, которое может зависеть как от физической длины линии, временных затрат при передаче данных, так и от финансовых издержек транспортировки пакета. В настоящее время известен ряд алгебраических методов, позволяющих в определенной степени описать этот процесс с тем, чтобы получать результаты в форме, удобной для последующих исследований. А для этого необходимо сделать усилия по классификационному мониторингу известных методов с целью оценки их прикладной значимости и ограничений их использования.

4.2 Статические и динамические маршруты

Статическая информация администрируется вручную. Сетевой администратор вводит ее в конфигурацию маршрутизатора. Если изменение в топологии сети требует актуализации статической информации, то администратор сети должен вручную обновить соответствующую запись с статическом маршрутом.

Динамическая информация работает по-другому. После ввода администратором сети команд, запускающих функцию динамической маршрутизации, сведения о маршрутах обновляются процессом маршрутизации автоматически сразу после поступления из сети новой информации. Изменения в динамически получаемой информации распространяются между маршутизаторами как часть процесса актуализации данных.

Проводя анализ функционирования адаптивной маршрутизации можно прийти к выводу, что её алгоритмы обеспечивают автоматическое обновление таблиц маршрутизации после изменения конфигурации сети. Используя протоколы адаптивных алгоритмов, маршрутизаторы могут собирать информацию о топологии связей в сети и оперативно реагировать на все изменения конфигурации связей. В таблицы маршрутизации обычно заносится информация об интервале времени, в течение которого данный маршрут будет оставаться действительным. Это время называют временем жизни маршрута (Time To Live, TTL).

Адаптивные алгоритмы имеют распределенный характер, т.е. в сети нет специально выделенных маршрутизаторов для сбора и обобщения топологической информации: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами.

В последнее время наметилась тенденция использовать так называемые серверы маршрутов: они собирают маршрутную информацию, а затем по запросам раздают ее маршрутизаторам. В этом случае последние либо освобождаются от функции создания таблицы маршрутизации, либо создают только часть таблицы. Взаимодействие маршрутизаторов с серверами маршрутов осуществляется по специальным протоколам, например Next Hop Resolution Protocol (NHRP).

Адаптивные алгоритмы маршрутизации должны отвечать нескольким важным требованиям. Прежде всего, они обязаны обеспечивать выбор если не оптимального, то хотя бы рационального маршрута. Второе условие - их непременная простота, чтобы соответствующие реализации не потребляли значительных сетевых ресурсов: в частности, они не должны порождать слишком большой объем вычислений или интенсивный служебный трафик. И, наконец, алгоритмы маршрутизации должны обладать свойством сходимости, т.е. всегда приводить к однозначному результату за приемлемое время.

Современные адаптивные протоколы обмена информацией о маршрутах, в свою очередь, делятся на две группы, каждая из которых связана с одним из следующих типов алгоритмов:

· дистанционно-векторные алгоритмы (Distance Vector Algorithm, DVA);

· алгоритмы состояния каналов (Link State Algorithm, LSA).

В алгоритмах дистанционно-векторного типа каждый маршрутизатор периодически и широковещательно рассылает по сети вектор, компонентами которого являются расстояния от данного маршрутизатора до всех известных ему сетей. Под расстоянием обычно понимается число транзитных узлов. Метрика может быть и иной, учитывающей не только число промежуточных маршрутизаторов, но и время прохождения пакетов между соседними маршрутизаторами или надежность путей.

Получив вектор от соседа, маршрутизатор увеличивает расстояние до

указанных в нем сетей на длину пути до данного соседа и добавляет к нему информацию об известных ему других сетях, о которых он узнал непосредственно (если они подключены к его портам) или из аналогичных объявлений других маршрутизаторов, а затем рассылает новое значение вектора по сети. В конце концов, каждый маршрутизатор узнает информацию обо всех имеющихся в объединенной сети сетях и о расстоянии до них через соседние маршрутизаторы.

Дистанционно-векторные алгоритмы хорошо работают только в небольших сетях. В крупных же они загружают линии связи интенсивным широковещательным трафиком. Изменения конфигурации отрабатываются по этому алгоритму не всегда корректно, так как маршрутизаторы не имеют точного представления о топологии связей в сети, а располагают только обобщенной информацией - вектором расстояний, - к тому же полученной через посредников. Работа маршрутизатора в соответствии с дистанционно-векторным протоколом напоминает работу моста, так как точной топологической картины сети такой маршрутизатор не имеет. Наиболее распространенным протоколом на базе дистанционно-векторного алгоритма является протокол RIP.

Алгоритмы состояния каналов позволяют каждому маршрутизатору получить достаточную информацию для построения точного графа связей сети. Все маршрутизаторы работают на основании одинаковых графов, в результате процесс маршрутизации оказывается более устойчивым к изменениям конфигурации. «Широковещательная» рассылка (т.е. передача пакета всем ближайшим соседям маршрутизатора) производится здесь только при изменениях состояния связей, что в надежных сетях происходит не так часто. Вершинами графа являются как маршрутизаторы, так и объединяемые ими сети. Распространяемая по сети информация состоит из описания связей различных типов: маршрутизатор-маршрутизатор, маршрутизатор-сеть.

Для того чтобы понять, в каком состоянии находятся линии связи, по включенные к его портам, маршрутизатор периодически обменивается короткими пакетами HELLO со своими ближайшими соседями. Этот служебный трафик также засоряет сеть, но не в такой степени, как, например, пакеты RIP, так как пакеты HELLO имеют намного меньший объем.

Примерами протоколов на базе алгоритма состояния связей могут служить IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) стека OSI, OSPF (Open Shortest Path First) стека TCP/IP и протокол NLSP стека Novell.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе рассматриваются такие темы как:

1. Мультисервисные сети

2. Маршрутизация в мультисервисных сетях

3. Динамическая маршрутизация

Использование динамической маршрутизации уместно в средних и крупных сетях с разветвленной и неоднородной топологией. Определенную поддержку здесь оказывают стандартные демоны либо специально разработанные утилиты, при помощи которых возможно создавать достаточно сложные конфигурации маршрутов. При этом в зависимости от поставленной задачи необходимо учитывать преимущества и недостатки каждого из протоколов динамической маршрутизации, выбранных для наиболее оптимального решения.

Список использованной литературы

мультисервисный архитектура сеть алгоритм

1. http://ru.wikipedia.org

2. Методы маршрутизации на цифровых широкополосных сетях связи, Новиков С.Н., Новосибирск

3. http://chernykh.net

4. www.nstel.ru

5. www.compress.ru

Размещено на Allbest.ru