Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Наконец, остается понять, как устроены таблицы передачи по меткам. В этом вопросе MPLS существенно отличается от традиционных схем с виртуальными каналами. В традиционных сетях пользователь, желающий установить соединение, посылает установочный пакет для создания пути и соответствующей ему записи в таблице. В MPLS этого не происходит, потому что в этом методе вообще отсутствует установочная фаза для каждого соединения (в противном случае пришлось бы менять слишком большую часть существующего программного обеспечения Интернета).

Вместо этого информация, необходимая для передачи, задается специальным протоколом, который совмещает функции протокола маршрутизации и протокола установления соединения. Этот управляющий протокол полностью отделен от передачи меток, что позволяет использовать множество различных управляющих протоколов.

Имеется несколько вариантов этого подхода. Один из них работает следующим образом. При загрузке маршрутизатора выявляется, для каких маршрутов он является пунктом назначения (например, какие префиксы принадлежат его интерфейсам). Для них создается один или несколько FEC, каждому из них выделяется метка, значение которой сообщается соседям. Соседи, в свою очередь, заносят эти метки в свои таблицы пересылки и посылают новые метки своим соседям. Процесс продолжается до тех пор, пока все маршрутизаторы не получат представление о маршрутах. По мере формирования путей могут резервироваться ресурсы, что позволяет обеспечить надлежащее качество обслуживания. В других вариантах устанавливаются другие пути (например, пути управления трафиком, учитывающие неиспользуемую пропускную способность) или создаются пути «по требованию», предоставляющие нужный уровень обслуживания.

Хотя основные идеи MPLS довольно просты, детали этого метода чрезвычайно сложны, причем существует множество вариаций, находящихся в стадии активной разработки. Дополнительную информацию можно найти в книгах (Davie и Farrel, 2008; Davie и Rekhter, 2000).

5.6.6. Протокол внутреннего шлюза OSPF

Итак, мы завершили изучение процесса передачи пакетов в Интернете. Пришло время перейти к новой теме — маршрутизации в Интернете. Как уже упоминалось, Интернет состоит из большого количества независимых сетей или автономных систем (АС), которыми управляют различные организации — компании, университеты, провайдеры. Каждая автономная система может использовать собственный внутренний, или внутридоменный, алгоритм маршрутизации ( intradomain routing). Тем не менее более-менее распространенных стандартных протоколов совсем немного. В данном разделе будет рассмотрена внутридоменная маршрутизация и популярный протокол OSPF. Алгоритм маршрутизации внутри автономной системы называется протоколом внутреннего шлюза( interior gateway protocol). В следующем разделе мы обсудим вопрос маршрутизации между независимыми сетями, или междоменноймаршрутизации ( interdomain routing). В данном случае все сети должны использовать один и тот же алгоритм маршрутизации или протокол внешнего шлюза( exterior gateway protocol). В Интернете используется протокол BGP (Border Gateway Protocol — пограничный межсетевой протокол).

Изначально в качестве протокола внутридоменной маршрутизации использовалась схема маршрутизации по вектору расстояний, основанная на распределенном алгоритме Беллмана—Форда (Bellman—Ford) и унаследованная из ARPANET. В первую очередь это RIP (Routing Information Protocol — протокол маршрутной информации), использующийся до сих пор. Он хорошо работал в небольших системах, но по мере увеличения автономных систем стали проявляться его недостатки, такие как проблема счета до бесконечности и медленная сходимость, поэтому в мае 1979 года он был заменен протоколом состояния каналов. В 1988 году проблемная группа проектирования Интернета (IETF, Internet Engineering Task Force) начала работу над протоколом, учитывающим состояние линий, для внутридоменной маршрутизации. Этот протокол под названием OSPF( Open Shortest Path First— открытый алгоритм предпочтительного выбора кратчайшего маршрута) был признан стандартом в 1990 году. Идея была заимствована из протокола IS-IS (Intermediate System to Intermediate System — связь между промежуточными системами), ставшего стандартом ISO. Эти два протокола скорее похожи, чем различны. Более подробное описание см. в RFC 2328. Они являются основными протоколами внутридоменной маршрутизации и в настоящее время поддерживаются многочисленными производителями маршрутизаторов. OSPF чаще используется в корпоративных сетях, IS-IS — в сетях интернет-провайдеров. Ниже будет дано краткое описание работы протокола OSPF.

Учитывая большой опыт работы с различными алгоритмами, группа разработчиков согласовывала свои действия с длинным списком требований, которые необходимо было удовлетворить. Во-первых, этот алгоритм должен публиковаться в открытой литературе, откуда буква «О» (Open — открытый) в OSPF. Из этого следовало, что патентованный алгоритм, принадлежащий одной компании, не годится. Во-вторых, новый протокол должен был уметь учитывать широкий спектр различных параметров, включая физическое расстояние, задержку и т. д. В-третьих, этот алгоритм должен был быть динамическим, а также автоматически и быстро адаптирующимся к изменениям топологии.

В-четвертых (это требование впервые было предъявлено именно к OSPF), он должен был поддерживать выбор маршрутов, основываясь на типе сервиса. Новый протокол должен был уметь по-разному выбирать маршрут для трафика реального времени и для других видов трафика. В то время IP-пакет содержал поле Тип сервиса, но ни один из имевшихся протоколов маршрутизации не использовал его. Это поле было и в OSPF, но и здесь никто его не использовал. Поэтому в результате его убрали. Возможно, это требование опередило свое время, так как было выдвинуто до появления дифференцированного обслуживания, вернувшего к жизни классы обслуживания.

В-пятых, новый протокол должен был уметь распределять нагрузку на линии. Это связано с предыдущим пунктом. Большинство протоколов посылало все пакеты по одному лучшему маршруту, даже если таких маршрутов два. Следующий по оптимальности маршрут не использовался совсем. Между тем, во многих случаях распределение нагрузки по нескольким линиям дает лучшую производительность.

В-шестых, необходима поддержка иерархических систем. К 1988 году Интернет вырос настолько, что ни один маршрутизатор не мог вместить сведения о его полной топологии. Таким образом, требовалась разработка нового протокола.

В-седьмых, требовался необходимый минимум безопасности, защищающий маршрутизаторы от обманывающих их студентов-шутников, присылающих неверную информацию о маршруте. Наконец, требовалась поддержка для маршрутизаторов, соединенных с Интернетом по туннелю. Предыдущие протоколы справлялись с этим неудовлетворительно.