Сетевой уровень в Internet. Протоколы маршрутизации OSPF и ВGР. Бесклассовая
адресация внутри домена CIDR. IPV 6.
Сетевой уровень в Internet
Internet представляет собой объединение подсетей, которые называются автономными системами. Автономные системы - это подсеть, охватывающая единую территорию, находящаяся под единым административным управлением и имеющая единую политику маршрутизации по отношению ко всем остальным сетям. В Internet не какой-либо регулярной, специально предусмотренной структуры подсетей. Он образован из соединения большого числа подсетей, среди которых можно выделить несколько основных backbone. На рис.5.44 показана схема соединения таких backbone. IP протокол - это то что соединяет все эти автономные системы вместе.
Подсеть в Internet реализует сервис без соединений и работает следующим образом. Транспортный уровень получает поток данных, делит их на дейтаграммы. Дейтаграммы могут быть от 64К до 1500байт. Они передаются через подсети в Internet и если надо делятся на более короткие. Когда все дейтаграммы достигают места назначения они собираются в исходные дейтаграммы на сетевом уровне и передаются на транспортный уровень где и восстанавливается исходный поток данных.
OSPF - внутренний протокол маршрутизации шлюзов
Алгоритмы маршрутизации, применяемые для маршрутизации между АС, называются внешними протоколами шлюзов.
OSPF поддерживает три вида соединений и сетей:
1. Точка-точка между двумя маршрутизаторами;
2. Сети с множественным доступом и вещанием (большинство ЛВС);
3. Сети с множественным доступом без вещания ( например, региональные сети с коммутацией пакетов).
На рис.5.52 показаны все три вида сетей. Отметим, что хосты не играют никакой роли в OSPF. OSPF абстрагируется от конкретных сетей, маршрутизаторов и хостов в форме ориентированного графа, каждая дуга в котором имеет вес, представляющий задержку, расстояние и т.п. В этом графе он ищет кратчайший путь на основе весов дуг. Последовательный канал между узлами, представлют две дуги, которые могут иметь разный вес. Сеть с множественным доступом, представляет узел, соединенный с маршрутизаторами этой сети дугами с весом 0, часто опускаемыми на рисунках.
. OSPF позволяет разбить Автономные Системы на области,где каждая область это либо сеть, либо последовательность сетей. Области не пересекаются. Есть маршрутизаторы, которые не принадлежат никакой области. Область - обобщение понятия подсети. Вне области ее топология не видна.
Каждая АС имеет остовную область, называемую областью 0. Все области АС соединяются с остовной, возможно через тунелирование.
Для того, чтобы поддерживать разные типы сервисов, OSPF использует несколько графов, один с разметкой как задержка, другой - пропускной способностью, третий - надежностью. Хотя все три требуют соответствующих вычислений, но зато получаем три маршрута, с оптимизированных по задержке, пропускной способности и надежности.
Во время функционирования возникают три вида маршрутов: внутри области, между областями и между АС.
OSPF различает четыре класса маршрутизаторов:
1. Внутренний, целиком внутри одной области;
2. Пограничный, соединяющий несколько областей;
3. Остовной, принадлежащий остовной области;
4. АС пограничный, соединенный с маршрутизаторами других АС.
Периодически в ходе нормальной работы каждый маршрутизатор рассылает всем своим смежным маршрутизаторам сообщение LINK STATE UPDATE. В этом сообщении он передает информацию о состоянии своих линий и их стоимости в разных метриках для базы данных топологии соединений. Используя сообщение LINK STATE REQUEST маршрутизатор может в любой момент запросить информацию о любой линии у другого. Наиболее свежая информация распространяется другим. Все сообщения передаются как IP пакеты. Все типы сообщений показаны в таблице 5.54.
BGP - внешний протокол маршрутизации шлюзов
Для маршрутизации между АС используется BGP - протокол пограничных шлюзов.
Пара BGP маршрутизаторов взаимодействуют через TCP соединение. Это обеспечивает надежность передачи информации и прячет все подробности от сетей, через которые оно проходит.
BGP - это протокол на основе вектора расстояний. Однако, вместо стоимости для каждого места в сети, он хранит конкретный маршрут. Своим соседям он передает не вектор расстояний, а те маршруты, которые он использует. На рис.5.55 показан пример. BGP протокол легко решает проблему "счета до бесконечности". Предположим, что маршрутизатор G или линия FG отказали. Тогда F получит от своих соседей три оставшихся маршрута до D. Поскольку маршруты IFGCD и EFGCD проходят через F, то он их отбросит и воспользуется FBCD. Определение BGP протокола дано в RFC 1654, RFC 1268.
Бесклассовая маршрутизация внутри домена
многие алгоритмов маршрутизации требуют, чтобы маршрутизаторы периодически обменивались бы своими таблицами. Чем больше эти таблицы, тем больше шансов, что при передаче они будут повреждены и переданы не верно.
Выход - в увеличении иерархии адресов в Internet. Указывать страну, область, город, район, машину. Однако, 32 бита не хватит. Кроме этого, Лихтенштейн , например, будет иметь столько же адресов, сколько и США.
Так что каждое решение несет свои проблемы. В настоящее время широко распространяется решение на основе протокола CIDR, описанного в RFC 1519. Его идея основана на том, что на сегодня не использовано более 2 миллионов сетей класса С, поэтому можно выделять по запросу организации несколько последовательных сетей класса С, так чтобы покрыть требуемое число машин. Например, если организация заявлен 2000 машин, выделить ей 8 последовательных сетей класса С, что даст 2048 машин.
В соответствии с эти были изменены правила определения места для адресов класса С. Мир был поделен на четыре зоны. Каждой зоне была выделена часть адресов класса С.
194.0.0.0-195.255.255.255 - Европа
198.0.0.0-199.255.255.255 - Северная Америка
200.0.0.0-201.255.255.255 - Центральная и Южная Америка
202.0.0.0-203.255.255.255 - Азия и Тихий Океан
Таким образом каждый регион получил 32 миллиона адресов для раздачи, а 320 миллионов адресов класса С с 204.0.0.0. по 223.255.255.255 зарезервировано на будущее. Это существенно упростило работу с таблицами маршрутизации. Любой маршрутизатор, получив адрес в диапазоне 194.0.0.0 по 195.255.255.255 знает что его надо переслать по одному из европейских маршрутизаторов.
IPv6
Хотя CIDR может продлить на несколько лет существующую версию Internet IPv4, но ясно что дни ее сочтены. Круг людей, использующих Internet резко растет. Если раньше это были в основном университеты, госучереждения, то теперь это комерческие организации, моблильные пользователи и т.п. В придверии нового века и, под давлении роста Internet инженерный комитет nternet предпринял проект по создании новой версии IP. Основными целями этого проекта стали:
1. Работа с миллиардами машин, даже при не эффективном распределении адресов;
2. Сократить размер таблиц маршрутизации;
3. Упростить протоколы, чтобы сделать маршрутизацию быстрее;
4. Обеспечить более высокую безопасность, чем существующий IP;
5. Обратить больше внимания на тип сервиса, особенно для приложений реального времени;
6. Расширить групповую адресацию, разрешив описание группы;
7. Разрешить роуминг для хоста без изменения его адреса;
8. Позволить эволюцию протоколов в будущем;
9. Разрешить совместное существование как старых таки новых протоколов.
В 1993 году был опубликован протокол SIPP - Simple Internet Protocol Plus, который был принят как IPv6. IPv6 не совместим с IPv4, но может работать с TCP, UDP, ICMP, IGMP,OSPF,BGP DNS/ Более подробно его можно посмотреть в RFC 1883, 1887.
Первое и главное отличие IPv6 - более длинный адрес - 16 байт. Это решает одну из главных задач - неограниченное расширение Internet.
Второе - заголовок стал проще (всего 7 полей), что ускорило обработку и маршрутизацию.
Третье - он лучше поддерживает варианты в заголовке, что делает работу с ним более гибкой, позволяя опускать не нужные поля и вводить необходимые.
Четвертое - серьезно улучшена безопасность протокола. Идентификация и конфиденциальность - ключевые возможности нового IP.
Наконец, существенно улучшена работа с типом сервиса, особенно учитывая возрастающий multimedia трафик.