Современные информационные технологии/Вычислительная техника и программирование

Квятковська О.О., Мясіщев О.А.

Хмельницький національний університет

Критерії оцінки протоколів динамічної маршрутизації

У наш час важко знайти організацію чи компанію, що не має мережевої інфраструктури. Практично всі сучасні мережі використовують маршрутизацію. У разі збільшення розмірів мережі системним адміністраторам доводиться переходити від статичної маршрутизації до динамічної, що передбачає використання протоколів динамічної маршрутизації, яких існує значна кількість.

Вибір протокола має великий вплив на ефективність і надійність роботи мережі, тому він має бути обґрунтованим. Таким чином постає важливе завдання, що полягає у виділенні найбільш суттєвих критеріїв порівняння протоколів і факторів, що впливають на їх вибір для корпоративної мережі.

Існує декілька вимог, які висувають мережі щодо вибору протоколу динамічної маршрутизації. Для того, щоб обрати ефективний протокол, необхідно враховувати наступні фактори:

– Розмір мережі і необхідність її масштабування в майбутньому. Можливості деяких протоколів в цьому плані обмежені.

– Топологія і складність мережі. Наприклад, наявність резервних ліній зв’язку чи деревовидна топологія мережі, що зводить до мінімуму можливості динамічної маршрутизації.

– Вимоги щодо надійності мережі. Визначення максимального часу простою чи нестабільної роботи мережі.

– Завантаженість мережі. Важливою є здатність протокола перерозподіляти потоки даних для мереж із високим коефіцієнтом завантаження ліній зв’язку.

– Можливість організації програмних маршрутизаторів. На окремих ділянках мережі доцільним з економічної точки зору є використання комп’ютера із декількома мережевими адаптерами і відповідним ПЗ із функціями протоколів маршрутизації, замість апаратного маршрутизатора. Проте не для всіх протоколів є таке програмне забезпечення. Також від складності його реалізації залежать вимоги щодо обчислювальних ресурсів комп’ютера.

– Вимоги до захисту інформації. Визначаються ступенем ризику, що пов’язаний із отриманням зловмисниками інформації про адреси і маршрути в корпоративній мережі. Це є важливими для мереж, що мають зовнішні канали зв’язку.

– Можливість підключення сегменту, що маршрутизується, до вже існуючої мережі. В даному випадку варто звернути увагу на сумісність протоколів динамічної маршрутизації, а також засобів їх реалізації.

– Кваліфікація і суб’єктивний вибір обслуговуючого персоналу. Складність налаштування маршрутизаторів і адміністрування мережі для різних протоколів суттєво відрізняються. В такому випадку варто враховувати зручність використання і наявність досвіду роботи із протоколом у адміністратора мережі.

Таким чином, враховуючи перераховані вимоги, можна виділити ряд критеріїв порівняння протоколів динамічної маршрутизації.

– Метод поширення маршрутної інформації в мережі. Протоколи внутрішніх шлюзів поділяються на дистанційно-векторні і стану каналів зв’язку. В методі вектора відстані кожний маршрутизатор розсилає сусіднім пристроям оновлення всієї або частини своєї таблиці маршрутизації через рівні проміжки часу. В методі врахування стану каналу зв’язку кожний мережевий пристрій розсилає іншим маршрутизаторам інформацію про свої безпосередні з’єднання із мережами і маршрутизаторами. На основі отриманих даних про всі локальні з’єднання кожний маршрутизатор будує повний топологічний граф, потім заповнює свою таблицю, використовуючи складний алгоритм першого найкоротшого шляху (SPF – Shortest Path First). Таким чином, протоколи, що базуються на векторі відстані, потребують менше обчислювальних ресурсів маршрутизатора, ніж протоколи із складними SPF-алгоритмами. Проте, протоколи із врахуванням стану каналу займають меншу частину смуги пропускання, крім початкового етапу вивчення топології мережі, тому що вони поширюють тільки інформацію про зміни, а не всю таблицю маршрутизації, що є досить важливим для великих мереж.

– Швидкість збіжності. Цей критерій визначає часовий інтервал тимчасової непрацездатності мережі, протягом якого протокол виявляє недоступний маршрут, проводить пошук нового та інформує сусідні пристрої про зміни. Швидкість реакції на зміни в топології мережі є важливою при роботі критичних додатків, що вимагають високу степінь готовності мережі. Дистанційно-векторні протоколи потребують більше часу для збіжності алгоритму, ніж інший тип протоколів, оскільки інформація про новий маршрут поширюється поступово без зазначення джерела її походження в процесі періодичних розсилок.

– Можливість балансування навантаження між декількома маршрутами. Зберігання в таблиці декількох маршрутів до однієї мережі із однаковими чи різними метриками дає можливість зменшувати завантаженість ліній зв’язку, розсилаючи пакети почергово по різним маршрутам. Проте у випадку, коли використовуються дейтаграмні протоколи канального і транспортного рівня (наприклад, ТСР), які не нумерують і не відновлюють порядок слідування пакетів, можуть виникнути проблеми.

– Врахування в метриці вибору найоптимальнішого маршруту різних характеристик шляху. Метрики можуть враховувати одну чи декілька характеристик маршруту. Найбільш популярними є: кількість переходів, затримка на шляху, пропускна здатність каналу, вартість, навантаження, надійність (частота виникнення помилок). Метрики, що обчислюються на основі декількох характеристик, є більш гнучкими, що дозволяє протоколам задовольняти вимоги QoS-трафіка.

– Максимальна кількість маршрутизаторів в мережі. Виявляє можливість масштабування мережі.

– Можливість об’єднання маршрутів на співпадаючих ділянках. Впливає на зниження відносної складності великої мережі, скорочення кількості записів в таблиці маршрутизації і прискорення пошуку в ній. Для об’єднання маршрутів необхідно, щоб протокол підтримував маски підмереж змінної довжини, а також щоб він міг поширювати інформацію про маски разом з даними про маршрути.

– Перспективність. Реалізація в протоколі перспективних можливостей, наприклад, підтримки трафік-інжиніринга, протокола ІРv6.

– Доступність програмного забезпечення реалізації протокола маршрутизації. Протоколи можуть бути відкритими і підтримуватись різними виробниками, а також закритими і реалізовуватись тільки певними компаніями.

– Необхідність попередньої логічної підготовки мережі. Деякі протоколи для зменшення використання обчислювальних ресурсів і смуги пропускання вимагають виокремлення в мережі логічних сегментів і зв’язків між ними. Тому для впровадження таких протоколів необхідна серйозна інженерна обробка проекту мережі, а саме її топології і схеми адресації.

– Забезпечення безпеки при обміні маршрутною інформацією. Підтримка протоколом аутентифікації джерела і шифрування маршрутної інформації набуває важливого значення, особливо у випадку обміну маршрутними даними між підмережами, з’єднаними глобальними зв’язками, оскільки отримання такої інформації зловмисниками може завдати значної шкоди безпеці мережі.

В таблиці 1 представлена порівняльна характеристика основних протоколів динамічної маршрутизації.

Таблиця 1. – Порівняльна характеристика протоколів динамічної маршрутизації

Критерії протоколи	RIP v2	IGRP	IS-IS	OSPF	EIGRP	BGP v4
Безпека	Відкритий пароль чи аутентифіка-ція по ключу MD5	–	–	Відкритий пароль чи аутентифіка-ція по ключу MD5	Аутентифікація по ключу MD5	Різні методи аутентифіка-ції
Тип алгоритму	Вектор відстані	Вектор відстані	Стан каналів зв’язку	Стан каналів зв’язку	Комбінований	Вектор відстані
Балансування навантаження	–	Різні метрики	Однакові метрики	Однакові метрики	Різні метрики	Різні метрики (напівавто-матично)
Об’єднання маршрутів	–	–	–	+	+	+
Маски підмереж змінної довжини	+	–	–	+	+	+
Максимальна кількість маршрутиза-торів	15	255 (рекомендовано <50)	1024	65534	255	65534
Врахування в метриці різних характеристик шляху	Одна основна	Комбінована	Одна основна і три додаткові	Одна основна і три додаткові	Комбінована	Довільна
Підтримка QoS	–	+	+	+	+	–
Оновлення маршрутної інформації	Вся таблиця	Вся таблиця	Тільки зміни	Тільки зміни	Тільки зміни	Тільки зміни
Необхідність логічної підготовки мережі	–	–	Виділення центральної області і зв’язних областей	Виділення центральної області і зв’язних областей	–	Розбиття мережі на автономні системи і опис взаємодії між ними
Доступність реалізації	Відкритий	Тільки на обладнанні Cisco Systems	Відкритий	Відкритий	Тільки на обладнанні Cisco Systems	Відкритий
Підтримка IPv6	–	–	–	+	+	+

Таким чином, вибір протокола динамічної маршрутизації залежить від розмірів мережі, а також від вимог конкретної корпоративної мережі. Виходячи із даних таблиці 1, можна визначити, що найбільш досконалими протоколами маршрутизації внутрішніх шлюзів являються EIGRP та OSPF.

Література:

1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 4-е издание», «Питер», 2010 г.

2. База даних RFC-документів. — http://www.rfc-editor.org.

3. Cisco Systems. Руководство Cisco по междоменной многоадресной маршрутизации. — М.: «Вильямс», 2004.