Распределение нагрузки между параллельными каналами (Load balancing)

При использовании протокола маршрутизации OSPF допускается существование нескольких маршрутов в направлении некоторого узла сети. В том случае, если эти маршруты обеспечивают одинаковое качество передачи данных, информационный поток в адрес данного узла может быть направлен по всем этим каналам одновременно, что обеспечит существенное увеличение скорости передачи данных. Динамическое перераспределение трафика между параллельными каналами, которое выполняется пропорционально степени загруженности этих каналов, называется Load balancing.

Процедура установления подлинности источника информации

Использование процедуры установления подлинности целесообразно в тех информационных системах, в которых большое внимание уделяется информационной безопасности. В таких системах маршрутизаторы, которые участвуют в процессе определения маршрута, должны выполнить совокупность действий, которая необходима для установления приемником подлинности источника передаваемых данных (authentication procedure). Только в том случае, если источник передаваемых данных успешно выполнил процедуру аутентификации, те данные о маршрутах, которые были от него получены, принимаются для обработки.

Способы организации обмена информацией о маршрутах

Примечательной особенностью протокола маршрутизации OSPF является использование адресов типа multicast для информационного обмена между маршрутизаторами в процессе определения маршрута. Использование таких адресов позволяет отказаться от использования адресов типа broadcast, что в свою очередь приводит к повышению эффективности использования вычислительных ресурсов сети.

Еще одной важной особенностью процесса организации информационного обмена у протокола маршрутизации OSPF является также использование аппарата «назначенных» (designated) маршрутизаторов. Использование этой возможности позволяет существенно сократить объем служебного трафика в том случае, когда несколько маршрутизаторов подключены к одной сети.

Формат метрики протокола OSPF

В отличие от протокола маршрутизации RIP, который для сравнения маршрутов может использовать только их длину, выраженную в числе переходов, протокол маршрутизации OSPF использует для этой – же цели специальный критерий, который называется метрика. Метрика маршрута в протоколе OSPF формируется по специальному алгоритму и учитывает следующие параметры:

• пропускная способность канала
• величина задержки распространения сигнала в канале
• надежность канала
• загруженность канала
• размер максимального блока данных, который может быть передан через данный канал

Использование такой метрики позволяет более объективно оценивать маршруты и, при наличии выбора, принимать эффективное и целесообразное решение.

Основные компоненты и принципы организации информационного обмена

Построение дерева кратчайших путей

Для обеспечения формирования и обслуживания этих баз данных маршрутизаторы OSPF должны обмениваться специальными сообщениями. В частности такие сообщения формируются в том случае, если в сети появился новый маршрутизатор или изменилось состояние канала передачи данных. При получении сообщения об изменениях в структуре сети, каждый маршрутизатор вносит соответствующие изменения в свою копию базы данных. Таким образом, в каждый момент времени все базы данных маршрутизаторов, которые находятся внутри одной автономной системы, являются идентичными и адекватно отображают структуру информационного взаимодействия внутри автономной системы. Для того, чтобы определить маршрут по которому должен быть передана дейтаграмма, каждый маршрутизатор, на основании своей копии базы данных, строит дерево кратчайших путей. В вершине своего дерева каждый из маршрутизаторов размещает себя самого.

Термины и определения алгоритма OSPF

При описании алгоритма OSPF используются несколько специальных терминов и понятий:

Autonomous System

Автономной системой (AS) называется группа маршрутизаторов, которая для обеспечения взаимного обмена информацией о маршрутах использует единый протокол маршрутизации.

Neighboring Routers

Маршрутизаторы, которые подключены к одной и той же сети называются соседними маршрутизаторами.

Adjacency

Два маршрутизатора из числа соседних могут быть выбраны для установления близких отношений, которые предполагают обмен информацией о маршрутах. Близкие отношения устанавливаются не в каждой паре соседствующих маршрутизаторов.

Link State Advertisement (LSA)

Блок данных, который содержит информацию о состоянии маршрутизатора или сети называется объявлением о состоянии канала. В том случае, если данное объявление представляет состояние маршрутизатора, оно должно содержать информацию о статусе его интерфейсов и близких ему маршрутизаторов. Каждое такое объявление распространяется по всей автономной системе. Совокупность таких LSA формирует базу данных маршрутизации в каждом из маршрутизаторов.

Flooding

Процесс распространения LSA в пределах автономной системы называется затоплением (Flooding).

Hello Protocol

Одним из компонентов протокола OSPF является Hello протокол, с помощью которого маршрутизаторы устанавливают и обслуживают соседские отношения. С помощью этого протокола, в частности производится выбор назначенного маршрутизатора для некоторых сетей.

Designated Router

Возможно возникновение ситуации, когда к одной сети типа broadcast окажутся подключенными несколько входящих в один домен маршрутизации OSPF маршрутизаторов. Для того, чтобы избежать дублирования представления сети типа broadcast несколькими маршрутизаторами в протоколе OSPF используется специальный алгоритм, с помощью которого выбирается Designated Router (назначенный маршрутизатор). В этом случае только один маршрутизатор обеспечивает передачу информации о маршрутах в сегменте сети.

Типы маршрутизаторов OSPF

Протокол OSPF относится к протоколам, которые обеспечивают иерархическую маршрутизацию. При использовании протоколов данного типа информационная система разбивается на независимые области по функциональному принципу. Как уже было выше отмечено, область №0 играет роль backbone и используется для обеспечения информационного взаимодействия между остальными областями. В зависимости от того, к какой области принадлежит маршрутизатор, и какие информационные потоки через него проходят, различают четыре типа маршрутизаторов OSPF:

• Internal Router - IR
• Area Border Router - ABR
• Backbone Router - BR
• AS Boundary Router - ASBR

На рисунке представлены различные типы маршрутизаторов OSPF.

Internal Router

Маршрутизаторы типа Internal Router – внутренний маршрутизатор – размещаются внутри автономной системы и не имеют интерфейсов, которые выходят за пределы этой автономной системы. На приведенном рисунке маршрутизаторы этого типа обозначены буквами IR.

Backbone Router

К данному типа относятся все маршрутизаторы, которые имеют интерфейсы в нулевую область. На приведенном рисунке маршрутизаторы Backbone Router обозначены символами BR.

Area Border Router

Маршрутизаторы типа Area Border Router (пограничный маршрутизатор области) – размещаются на границе между несколькими областями в пределах автономной системы. Такие маршрутизаторы имеют интерфейсы, которые связывают их с маршрутизаторами, находящимися в других областях. Маршрутизаторы данного типа обозначены на рисунке ABR и предназначены для того, чтобы передавать информацию о маршрутах между различными областями.