О чем эта статья

В статье описываются протоколы динамической маршрутизации, использующие для определения оптимальности того или иного маршрута различные алгоритмы – дистанционно-векторный и состояния связи. Приведен пример настройки конфигурации протокола OSPF для пакета Quagga. Описаны особенности демонов маршрутизации routed и gated.

Преимущества и недостатки динамической маршрутизации

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.

Внутри- и междоменные протоколы динамической маршрутизации

По мере разрастания локальной сети вопрос эффективной организации динамической маршрутизации становится более актуальным из-за ограничения объема памяти маршрутизаторов и, как следствия, снижения быстродействия в результате увеличения нагрузки на сеть. Для его решения используется понятие «автономная система» (AS), которое представляет собой совокупность локальных сетей, объединенных единой маршрутной политикой. Протоколы, осуществляющие маршрутизацию внутри автономных систем в пределах домена, - RIP/RIPv2, IS-IS, IGRP, OSPF - входят в соответствующую группу «Interior Routing Protocols». В свою очередь, протоколы, выполняющие функцию организации маршрутизации между AS и являющиеся, своего рода, пограничными, или междоменными, - EGP, BGP - объединяются в группу Exterior Routing Protocols.

RIP (Routing Information Protocol) относится к протоколам дистанционного-векторного типа, использующим узел назначения и число хопов (переходов между транзитными узлами) до него в качестве простейшей метрики маршрутизации. В маршрутные таблицы RIP записывается информация об IP-адресах узла назначения и ближайшего шлюза, а также таймерах маршрута. Каждые 30 секунд маршрутизаторы отправляют широковещательные RIP-сообщения с текущими данными своей маршрутной таблицы, обновляя, таким образом, информацию о сети. В Unix и GNU/Linux поддержку протокола RIP первой версии (RIPv1) осуществляет демон маршрутизации routed.

Одним из недостатков протокола RIP является слабая проработка механизма обнаружения неработающих транзитных узлов, в частности, в самом формате RIP-сообщения не предусмотрено какого-либо флага, который бы фиксировал данное изменение сети. Для выявления проблемы для каждого транзитного узла существует период TTL (Time-to-Live), равный шестикратному периоду рассылки векторов по сети. Маршрут считается недоступным, если по истечении указанного времени он не смог отправить соответствующий RIP-сообщение. На практике обновление маршрутных таблиц подобным образом происходит достаточно медленно и не синхронизировано. Нередко это приводит к появлению маршрутных петель, когда из-за образовавшихся некорректных записей в маршрутных таблицах пакеты начинают циркулировать между узлами вплоть до истечения их собственного TTL.

RIP является одним из старейших протоколов динамической маршрутизации, в силу чего его возможности зачастую уступают более современным аналогам. Он прост в настройке, однако имеет ограничение на число хопов (всего 15). Это делает невозможным его использование в крупных сетях, несмотря на доработку протокола до версии RIPv2, в которой была добавлена поддержка VLSM-адресации (масок подсетей переменной длины), multicast-рассылки и возможность агрегации маршрутов. Тем не менее, RIPv2 может использоваться в малых и средних сетях как альтернатива статической маршрутизации.

Более эффективным способом организации динамической маршрутизации внутри AS является использование протоколов состояния связи (link-state protocols). При этом метрикой маршрутизации служит не узел назначения и его удаленность от источника, а коэффициент качества обслуживания канала ближайших маршрутизаторов, или «соседей». Решение об оптимизации маршрута принимается на основании данных о пропускной способности, периоде задержки, надежности и общей загрузке канала, что позволяет обслуживать средние и крупные сети со сложной инфраструктурой.

К протоколам состояния связи относится OSPF (Open Shortest Part First) , являющийся усовершенствованной версией протокола IS-IS и получивший широкое распространение в TCP/IP-сетях. Помимо стандартной поддержки VLSM-адресации, multicast-рассылки, возможности агрегации маршрутов и использования аутентификации, OSPF учитывает в формате рассылаемых сообщений данные поля TOS (Type-of-Service) для вычисления альтернативных маршрутов согласно текущему состоянию каналов связи. В Unix и Gnu/Linux OSPF входит в список протоколов, поддерживаемых демоном маршрутизации gated и пакетом GNU Zebra 1 или его усовершенствованной версией Quagga 2 .

Каждый маршрутизатор хранит информацию о состоянии соседних транзитных узлов, а также общую базу данных о топологии сети, представленную в виде графа. Актуальность состояния связей между соседними маршрутизаторами поддерживается за счет частого (от 10 до 30 секунд) обмена короткими hello-сообщениями. Информация об изменениях топологии всей сети передается с периодичностью раз в 30 минут отдельными пакетами «router links advertisment». Важной особенностью OSPF является поддержка разделения AS на несколько сегментов сети, каждый из которых имеет выделенный маршрутизатор (DR – Designated Router) и резервный (BDR – Backup Designated Router). Узлы, входящие в отдельный сегмент сети, получают информацию только от DR, который, в свою очередь, обменивается данными с другими выделенными маршрутизаторами. Такой метод позволяет поддерживать актуальность маршрутных таблиц и более эффективно распределять сетевую нагрузку.

При всех своих преимуществах, OSPF обладает некоторыми недостатками. В частности, даже при отсутствии ограничения на количество транзитных узлов в сети, не рекомендуется создавать отдельные сегменты, в которых количество маршрутизаторов превышает 50. В этом случае более эффективным будет равномерное распределение меньшего числа транзитных узлов по разным сегментам.

BGP (Border Gateway protocol) , или BGP4, является на сегодняшний день единственным междоменным протоколом, способным передавать информацию между отдельными AS. Он обеспечивает функционирование сети Интернет, используя для передачи данных маршруты, проходящие через наименьшее число AS. При этом каждые 30 секунд для проверки работоспособности узла происходит широковещательная рассылка TCP-пакетов (KEEPALIVE). Полученная информация добавляется в маршрутные таблицы только после инкрементного обновления. В дальнейшем AS обмениваются текущими изменениями.

Алгоритм работы BGP4 похож на векторно-дистанционный, с той разницей, что вектор пути ориентируется на номер сети и набор атрибутов, позволяющих принимать решение о выборе оптимального маршрута. В их число входят обязательные атрибуты AS_PATH (список AS, через которые должен проходить пакет) и NEXT_HOP (адрес следующего BGP-маршрутизатора), а также дополнительные параметры, отвечающие за агрегацию маршрутов, приоритет AS и маршрутизаторов и т. д.

BGP4 также поддерживает CIDR – бесклассовую маршрутизацию. В Unix и GNU/Linux BGP4, как и OSPF, настраивается при помощи gated или Quagga.

Демоны маршрутизации routed и gated

Routed 3 – стандартный демон маршрутизации, поддерживающий только протокол RIPv1. Он прост в использовании, так как не требует дополнительной настройки и самостоятельно вносит изменения в маршрутную таблицу при обнаружении более оптимальных маршрутов. Тем не менее, он обладает рядом недостатков, в частности, отсутствием поддержки других протоколов, неудобством при одновременном использовании статических и динамических маршрутов. В этом плане предпочтение отдается демону gated 4 , который обладает более широкими возможностями. В число поддерживаемых им протоколов входят RIPv2, OSPF, BGP4 и некоторые другие. Вместе с тем настройка конфигурационного файла /etc/gated.conf, в котором прописываются не только опции самого демона, но и настройки протоколов и маршрутов, и чей синтаксис схож с языками программирования, может показать достаточно сложной тем, кто впервые сталкивается с настройкой маршрутизации при помощи данной утилиты.

Настройка протокола OSPF при помощи Quagga

Пакет Quagga , разработанный как ответвление GNU Zebra, представляет собой набор утилит, предназначенных для настройки протоколов динамической маршрутизации в unix-подобных системах. Он входит в стандартную сборку большинства дистрибутивов, поддерживает все распространенные версии протоколов (OSPFv2, OSPFv3, RIPv1, RIPv2, RIPng, BGP4) и достаточно прост в настройке и использовании. При использовании Quagga под GNU/LInux рекомендуется проверять наличие выставленных параметров ядра CONFIG_NETLINK, CONFIG_RTNETLINK и CONFIG_IP_MULTICAST – они обеспечивают взаимодействие ядра и демона zebra, а также поддержку multicast-рассылки, используемой демонами ripd и osfpd.

В зависимости от задачи, после установки пакета необходимо выставить соответствующие настройки в конфигурационном файле для активации демонов:

# vim /etc/quagga/daemons zebra=yes ospfd=yes

Демоны, активация которые не нужна, по умолчанию выставлены с параметром no. Zebra активируется всегда, так как является управляющим и отвечает за внесение изменений в маршрутную таблицу ядра, а также координирует работу остальных демонов.

Для каждой установленной службы существует возможность редактирования конфигурационных файлов через отдельный интерфейс vty, подключение к которому реализуется при помощи telnet. Для этого автоматически выделяется номер порта, информацию о котором необходимо добавить в /etc/services:

zebra 2601/tcp # zebra vty ospfd 2604/tcp # ospfd vty

Для настройки демонов создается одноименный файл в /etc/quagga/ вида *.conf, при этом его владельцем должен быть пользователь quagga.

Запуск демонов осуществляется при помощи следующих команд:

# /usr/sbin/zebra –dk # запуск демона с сохранением уже сконфигурированных маршрутов # /usr/sbin/ospfd –d

Автономная система состоит из нескольких подсетей, объединенных тремя маршрутизаторами, которые также образуют отдельную подсеть (см. рис. 1) 5 . Один из маршрутизаторов является шлюзом по умолчанию для доступа в Интернет. Необходимо настроить динамическую маршрутизацию по протоколу OSPF между подсетями 192.168.10.0/24 и 192.168.12.0/24.

Для настройки OSPF необходимо установить пакет Quagga на каждом маршрутизаторе, а также отредактировать файл zebra.conf:

# vim /etc/quagga/zebra.conf !Имя хоста hostname Router1 !пароль для доступа в vty-интерфейс password zebra !пароль для административного доступа и настройки enable password zebra !путь к лог-файлу log file /var/log/quagga/zebra.log !интерфейс в подсеть 192.168.0.0/24 interface eth0 ip address 192.168.0.1./24 !шлюз в Интернет по умолчанию interface eth1 ip route 0.0.0.0./0 213.190.94.6 hostname Router2 password zebra enable password zebra log file /var/log/quagga/zebra.log interface eth0 ip address 192.168.0.2./24 interface eth1 ip address 192.168.12.1./24 hostname Router3 password zebra enable password zebra log file /var/log/quagga/zebra.log interface eth0 ip address 192.168.0.3./24 interface eth1 ip address 192.168.10.1./24

Таким же образом настраиваются конфигурационные файлы ospfd.conf:

# vim /etc/quagga/ospfd.conf hostname Router1 password zebra enable password zebra router ospf ospf router-id 192.168.0.1 #ID роутера network 192.168.0.0/24 area 0 #указание на подсеть и номер области, #которой она принадлежит default-information originate #анонсирование маршрута по умолчанию #происходит с данного шлюза log file /var/log/quagga/ospfd.log hostname Router2 password zebra enable password zebra router ospf ospf router-id 192.168.0.2 network 192.168.0.0/24 area 0 network 192.168.12.0/24 area 1 redistribute connected #все сети, подключенные к данным #интерфейсам, необходимо анонсировать #по ospf log file /var/log/quagga/ospfd.log hostname Router3 password zebra enable password zebra router ospf ospf router-id 192.168.0.3 network 192.168.0.0/24 area 0 network 192.168.10.0/24 area 2 redistribute connected log file /var/log/quagga/ospfd.log

После того как настройка закончена, необходимо запустить демоны и подключиться через telnet к tvy-интерфейсу ospfd:

# /usr/sbin/zebra –dk # /usr/sbin/ospfd –d # telnet localhost ospfd

Проверить работоспособность протокола можно, запустив в консоли Quagga команду show ip ospf neighbor, которая выводит список активных «соседних» маршрутизаторов. Команда show ip ospf route выводит список маршрутов, которые были получены по протоколу OSPF.

Средства мониторинга и анализа сети с динамической маршрутизацией

В большинстве случаев стандартные утилиты, при помощи которых конфигурируются протоколы динамической маршрутизации, уже содержат встроенные средства для ее мониторинга и анализа. Так, команда ospf_monitor, используемая в gated, позволяет увидеть подробную статистику по сконфигурированным маршрутным таблицам OSPF, а также информацию о соседних маршрутизаторах. Кроме того, поддержка логирования как в gated, так и в Quagga, позволяет системному администратору при создании соответствующего скрипта перенаправлять сообщения о критических ошибках на e-mail или другое средство оповещения.

Заключение

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.

Статическая и динамическая маршрутизация

Статическая маршрутизация - вид маршрутизации, при котором маршруты указываются в явном виде при конфигурации маршрутизатора. Вся маршрутизация при этом происходит без участия каких-либо протоколов маршрутизации.

При задании статического маршрута указывается:

· Адрес сети (на которую маршрутизируется трафик), маска сети

· Адрес шлюза (узла), который способствует дальнейшей маршрутизации (или подключен к маршрутизируемой сети напрямую)

· (опционально) метрика (иногда именуется также "ценой") маршрута. При наличии нескольких маршрутов на одну и ту же сеть некоторые маршрутизаторы выбирают маршрут с минимальной метрикой

Статическая маршрутизация продолжает успешно использоваться при :

· -организации работы компьютерных сетей небольшого размера(1-2маршрутизатора

· -на компьютерах (рабочих станциях) внутри сети. В таком случае обычно задается маршрут шлюза по умолчанию.

· -в целях безопасности - когда необходимо скрыть некоторые части составной корпоративной сети;

· -если доступ к подсети обеспечивается одним маршрутом, то вполне достаточно использовать один статический маршрут. Такой тип сети (подсети) носит названия тупиковой сети (stub network).

Динамическая маршрутизация - вид маршрутизации, при котором таблица маршрутизации редактируется программно.

При динамической маршрутизации происходит обмен маршрутной информацией между соседними маршрутизаторами, в ходе которого они сообщают друг другу, какие сети в данный момент доступны через них. Информация обрабатывается и помещается в таблицу маршрутизации. К наиболее распространенным внутренним протоколам маршрутизации относятся:

RIP (Routing Information Protocol) - протокол маршрутной информации OSPF (Open Shortest Path First) - протокол выбора кратчайшего маршрута EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) - усовершенствованный протокол маршрутизации внутреннего шлюза IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) - протокол маршрутизации внутреннего шлюза

Протокол динамической маршрутизации выбирается исходя из множества предпосылок (скорость конвергенции, размер сети, задействование ресурсов, внедрение и сопровождение и др.) поэтому прежде всего, во внимание принимаются такие характеристики, как размер сети, доступная полоса пропускания, аппаратные возможности процессоров маршрутизирующих устройств, модели и типы маршрутизаторов.

Большинство алгоритмов маршрутизации может быть отнесено к одной из двух категорий: дистанционно-векторные протоколы (RIPv1, RIPv2, RIPng, IGRP, EIGRP, EIGRP for IPv6) и протоколы с учетом состояния канала (OSPFv2, OSPFv3, IS-IS, IS-IS for IPv6).

Вывод

Маршрутизация - процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршрутизатор, как и, например, мост, имеет несколько портов и должен для каждого поступающего пакета решить – отфильтровать его или передать на какой-то другой порт.

Как и мосты, маршрутизаторы решают эту дачу с помощью специальной таблицы – таблицы маршрутизации. По этой таблице маршрутизатор определяет, на какой порт нужно передавать пакет, чтобы он достиг нужной подсети (не обязательно сразу). Если сеть содержит петли, в таблицах маршрутизации может быть несколько записей на одну подсеть, описывающих разные возможные маршруты.

Каждый порт маршрутизатора рассматривается, как отдельный узел сети. Другие узлы должны знать его адрес и направлять пакеты для передачи в другие подсети на этот адрес, а не просто выдавать их в канал (как при прозрачных мостах).

Каждый маршрутизатор принимает решения о направлении пересылки пакетов на основании таблицы маршрутизации. Таблица маршрутизации содержит набор правил. Каждое правило в наборе описывает шлюз или интерфейс, используемый маршрутизатором для доступа к определенной сети.

Протоколы динамической маршрутизации предназначены для автоматизации процесса построения маршрутных таблиц маршрутизаторов. Принцип их использования достаточно прост: маршрутизаторы с помощью устанавливаемого протоколом порядка рассылают определенную информацию из своей таблицы маршрутизации другим и корректируют свою таблицу на основе полученных от других данных.

Такой метод построения и поддержки маршрутных таблиц существенно упрощает задачу администрирования сетей, в которых могут происходить изменения (например, расширение) или в ситуациях, когда какие-либо маршрутизаторы и/или подсети выходят из строя.

Следует отметить, что использование протоколов динамической маршрутизации не отменяет возможность «ручного» внесения данных в таблицы маршрутизаторов. Внесенные таким образом записи называют статическими, а записи, полученные в результате обмена информацией между маршрутизаторами – динамическими. В любой таблице маршрутизации всегда присутствует, по крайней мере, одна статическая запись – маршрут по умолчанию.

Современные протоколы маршрутизации делятся на две группы: протоколы типа «вектор-расстояние» и протоколы типа «состояние канала».

В протоколах типа «вектор-расстояние» каждый маршрутизатор рассылает список адресов доступных ему сетей («векторов»), с каждым из которых связано параметр «расстояния» (например, количество маршрутизаторов до этой сети, значение, основанное на производительности канала и т.п.). Основным представителем протоколов данной группы является протокол RIP (Routing Information Protocol, протокол маршрутной информации).

Протоколы типа «состояние канала» основаны на ином принципе. Маршрутизаторы обмениваются между собой топологической информацией о связях в сети: какие маршрутизаторы с какими сетями связаны. В результате каждый маршрутизатор имеет полное представление о структуре сети (причем это представление будет одинаковым для всех), на основе которого вычисляет собственную оптимальную таблицу маршрутизации. Протоколом этой группы является протокол OSPF (Open Shortest Path First, «открой кратчайший путь первым»).

Протокол RIP.

Протокол RIP (Routing Information Protocol, протокол маршрутной информации) является наиболее простым протоколом динамической маршрутизации. Он относится к протоколам типа «вектор-расстояние».

Под вектором протокол RIP определяет IP-адреса сетей, а расстояние измеряется в переходах («хопах», hope) – количестве маршрутизаторов, которое должен пройти пакет, чтобы достичь указанной сети. Следует отметить, что максимальное значение расстояния для протокола RIP равно 15, значение 16 трактуется особым образом «сеть недостижима». Это определило основной недостаток протокола – он оказывается неприменимым в больших сетях, где Возможны маршруты, превышающие 15 переходов.

Протокол RIP версии 1 имеет ряд существенных для практического использования недостатков. К числу важных проблем относятся следующие:

• Оцен ка расстояния только с учетом числа переходов. Протокол RIP не учитывает реальную производительность каналов связи, что может оказаться неэффективным в гетерогенных сетях, т.е. сетях, объединяющих каналы связи различного устройства, производительности, в которых используются разные сетевые технологии.
• Проблема медленной конвергенции . Маршрутизаторы, спользующие протокол RIP. Рассылают маршрутную информацию каждые 30 с, причем их работа не синхронизирована. В ситуации, когда некоторый маршрутизатор обнаружит, что какая-либо сеть стала недоступной, то в худшем случае (если проблема была выявлена сразу после очередной рассылки) он сообщит об это соседям через 30 с. Для соседних маршрутизаторов все будет происходить также. Это означает, что информация о недоступности какой-либо сети может распространятся маршрутизаторам в достаточно долго, очевидно, что сеть при этом будет находиться в нестабильном состоянии.
• Широковещательная рассылка таблиц маршрутизации . Протокол RIP изначально предполагал, что маршрутизаторы рассылают информацию в широковещательном режиме. Это означает, что отправленный пакет вынуждены получить и проанализировать на канальном, сетевом и транспортном уровне все компьютеры сети, в которую он направлен.

Частично указанные проблемы решаются в версии 2 (RIP2).

Протокол OSPF

Протокол OSPF (Routing (Open Shortest Path First, «открой кратчайший путь первым») является более новым протоколом динамической маршрутизации и относится к протоколам типа «состояние канала».

Функционирование протокола OSPF основано на использовании всеми маршрутизаторами единой базы данных, описывающей, как и с какими сетями связан каждый маршрутизатор. Описывая каждую связь, маршрутизаторы связы
вают с ней метрику – значение, характеризующее «качество» канала. Например, для сетей Ethernet со скоростью обмена 100 Мбит/с используется значение 1, а для коммутируемых соединений 56 Кбит/с – значение 1785. Это позволяет маршрутизаторам OSPF (в отличие от RIP, где все каналы равнозначны) учитывать реальную пропускную способность и выявлять эффективные маршруты. Важной особенностью протокола OSPF является то, что используется групповая, а не широковещательная рассылка.

Указанные особенности, такие как групповая рассылка вместо широковещательной, отсутствие ограничений на длину маршрута, периодический обмен только короткими сообщениями о состоянии, учет «качества» каналов связи позволяют использовать OSPF в больших сетях. Однако такое использование может породить серьезную проблему – большое количество циркулирующей в сети маршрутной информации и увеличение таблиц маршрутизации. А поскольку алгоритм поиска эффективных маршрутов является, с точки зрения объема вычислений, достаточно сложным, то в больших сетях могут потребоваться высокопроизводительные и, следовательно, дорогие маршрутизаторы. Поэтому возможность построения эффективных таблиц маршрутизации может рассматриваться и как достоинство, и как недостаток протокола OSPF.

Динамическая маршрутизация. Первое знакомство.

Для понимания предмета разговора сначала стоит почитать тут поблизости статьи про маршрутизаторы и маршрутизацию, а то рискуете не въехать.
Допустим, у нас есть такая вот несложная сетка:

Два маршрутизатора и пять сетей

По умолчанию при данной топологии сети, "левый" маршрутизатор будет иметь в своей таблице маршрутизации записи только для трех непосредственно подключенных к нему сетей: 192.168.1.0/24 , 172.20.0.0/16 и 192.168.100.0/30 . Аналогично "правый" маршрутизатор будет знать только о сетях: 192.168.2.0/24 , 10.0.0.0/8 и 192.168.100.0/30 . И если мы попробуем из сети 172.20.0.0/16 обратится к сети 192.168.2.0/24, то ответа мы с вами не дождемся. Понятное дело, мы можем накидать роутерам статических маршрутов или же стандартных маршрутов (aka маршрутов по умолчанию).
Вроде бы отличный выход, да? Но что будет, если перед нами стоит вот такая сетевая топология:

Более сложная сетевая топология

Если в предыдущим примере можно было одной строчкой добавить маршруты по умолчанию, или же добавить двумя командами два статических маршрута, выполнить это на каждом устройстве и все бы работало, то тут дело обстоит посложнее. Маршруты по умолчанию здесь мало применимы, а если решать проблему маршрутизации при помощи статических маршрутов, то на каждом из устройств понадобиться прописывать уже по шесть статических маршрутов, что не так уж и мало.

А что если у нас будет сеть из нескольких десятков маршрутизаторов, имеющих по десятку сетей каждый? Прописывать кучу статических маршрутов? Конечно же нет. Вот тут как раз необходимо применять протоколы динамической маршрутизации.

Протоколы динамической маршрутизации периодически выполняют рассылку информации, хранящейся в таблице маршрутизации маршрутизатора, через его интерфейсы, на другие маршрутизаторы сети, а также принимают и обрабатывают аналогичные сообщения от других маршрутизаторов сети. Получив такие сообщения маршрутизатор извлекает из них неизвестные маршруты, и добавляет в свою таблицу маршрутизации.

Кроме того что протоколы динамической маршрутизации освобождают сетевых инженеров от необходимости вручную забивать сотни статических маршрутов, протоколы динамической маршрутизации так же позволяют повысить отказоустойчивость сети за счет наличия резервных маршрутов. Например, если у нас есть сеть, как на рисунке выше. И мы не поленились и добавили по 6 статических маршрутов на каждом из устройств, то все будет работать. Но до первой аварии, если какой либо из линков между маршрутизаторами пропадет, то мы сразу заметим неисправности в работе сети. При использовании динамической маршрутизации такой проблемы не возникнет. При аварии, будут использованы резервные маршруты.

Теперь немного теории. Все протоколы динамической маршрутизации можно разделить на протоколы маршрутизации внешнего (Interior Gateway Protocol , IGP ) и внутреннего шлюза (Exterior Gateway Protocol , EGP ). Протоколы внутреннего шлюза предназначены для маршрутизации внутри автономных систем, протоколы внешнего для осуществления маршрутизации между автономными системами. В данном случае под автономной системой понимается некоторая крупная сеть, по единым управлением. Например, сеть крупного предприятия.

Применение IGP и EGP

Представителями семейства протоколов IGP являются протоколы: RIP-1 , RIP-2 , IGRP , OSPF , EIGRP . К EGP относится один протокол - BGP .

При использовании протоколов динамической маршрутизации, все маршруты помещаемые в таблицу маршрутизации снабжаются дополнительной информацией, называемой метрикой. Метрика позволяет маршрутизаторам высчитывать кратчайший маршрут до требуемой сети. В соответствии с тем как рассчитывается метрика все протоколы динамической маршрутизации можно разделить на дистанционно векторные (Distance vector ), протоколы c учетом состояния каналов (Link-state ) и гибридные.

В дистанционно-векторных проколах маршрутизации в качестве метрики используется количество промежуточных узлов. Чем меньше промежуточных узлов, тем более предпочтительным будет маршрут.

Некоторая сетевая топология

Пусть у нас есть вот такая сетевая топология. Из сети 1 в сеть 2 можно попасть по двум различным маршрутам, красному и зеленому. В случае использования дистанционно-векторного протокола маршрутизации более предпочтительным будет являться маршрут выделенный зеленым цветом, так как он содержит меньшее число промежуточных узлов на пути к сети назначения. Классическими примерами дистанционно векторных протоколов маршрутизации являются протоколы RIP-1 и RIP-2 .

Протоколы c учетом состояния каналов в своей работе, как это не странно, учитывают состояния каналов, и уже исходя из этих состояний высчитывают значения метрики.

Описание из Вики: OSPF(англ. Open Shortest Path First) - протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути алгоритм Дейкстры.

Для чего нужен OSPF и как применять его на сетях, построенных на Mikrotik RouterOS, мы и рассмотрим в этой статье.

Описание работы протокола OSPF

Все, кто работал с сетями, имеющими более одной подсети (провайдеры, компании с филиалами, несколько vlan и т.д.) знают о необходимости существования маршрутов из одной сети в другую. Иначе пакеты в соединении будут просто улетать на шлюз по умолчанию и дропаться где-то в интернете.

Для тех же, кто с этим не знаком, поясню. Представьте, что мы внезапно захотели попасть из Челябинска в Киев, не имя при этом ни карты, ни навигатора. Поедем по указателям — не зря же их ставили.

Таким образом посмотрев на 10-20-100 укзателей мы рано или поздно доберемся до Киева — пакет от отправителя ушел к адресату. Сделали там все свои дела и захотели обратно домой в Челябинск — приложение обработало пакет и отправило ответ инициатору соединения. Но дорогу то мы не помним (в пакете нет никаких данных о прохождении пути. На самом деле есть намеки на это, но с помощью них нельзя восстановить путь пакета). Не беда — поедем по указателям.

Так же как и в первый раз мы каким-то образом вернемся в точку, из которой выехали. Причем, очень важно то, что вернуться мы можем по другим дорогам — на каких то начали укладывать асфальт за время нашего пребывания в Киеве и поставили знаки объезда, где-то просто затор и мы решили объехать по менее нагруженным трассам. Но мы все равно доберемся до места, пусть и затратив большее время.

Итак, мы, инкапсулированные в автомобиль — это данные, инкапсулированные в IP-пакет. Перекрестки на дороге — маршрутизаторы, подключенные к разным сетям (дорогам). А указатели на перекрестках — таблицы маршрутизации отдельных маршрутизаторов, знающие куда повернуть, чтобы попасть в ту или иную точку. И если в одну сторону мы доедем по указателям, а в другую указателей не будет, то пиши пропало — до исходной точки не доберемся. Значит, маршруты до общающихся сетей должны быть прописаны на обеих сторонах. И очень важно понимать, что дорог-маршрутов может быть несколько. И если один перекресток-маршрутизатор в ремонте, то предыдущий может послать нас в объезд, но сначала он должен узнать, что его сосед сломался. И если мы ездим по разным дорогам, значит и время пинга у нас будет разное.

Итак, с маршрутами разобрались. Теперь поговорим о дорожниках, ставящих указатели.

Статические указатели на дорогах — хорошо. Но расстояние между Челябинском и Киевом 2400 км. А значит и указателей должно быть не меньше 24 — по одному на каждые 100 км. И если на одном из перекрестков идет ремонт, необходимо внести изменения на два смежных указателя. А вероятность одновременного ремонта на 24 перекрестах весьма высока. То есть нужна отдельная бригада дорожников, меняющих указатели.

Было бы неплохо соединить все указатели в сеть и позволить им самим оценивать ситуацию на своих участках и передевать эти данные между собой. К сожалению великие и ужасные службы обслуживания дорог об этом ещё не додумались, да и вряд ли это надо — деньги то пилить не получится. А вот айтишники придумали технологии, позволяющие динамически изменять таблицы маршрутизации и обмениваться этой информацией. Эти технологии называются Протоколы Динамической Маршрутизации. И один из них — OSPF, предназначенный для обмена информацией внутри одной автономной системы — AS.

Настрока протокола OSPF на оборудовании Mikrotik

Термины и работа OSPF хорошо описаны в вики микротика. Но я осмелюсь кое-что повторить и перефразировать.
Допустим, есть следующая сеть:

Как видим, к сети 172.16.1.0 можно попасть двумя путями: через R2 и через связку R3+R4. Cost’ы, написанные возле каждого линка задают стоимость линка, своеобразный аналог параметра distance в ip-route. Чем ниже значение cost’а, тем выше вероятность того, что трафик пойдет по этому пути. Но как видно на следующем рисунке суммарная стоимость обоих маршрутов к сети 172.16.1.0 составляет 20. Так по какому же пути пойдет трафик?

В таком случае в таблице маршрутизации увидим примерно такую картину — к одной сети имеем два шлюза. И трафик должен пойти через оба шлюза. В этом случае мы можем управлять тем, куда пойдет трафик. Называется эта технология Policy Based Routing, но тема управления трафиком — это совсем другая история.

Сделать, чтобы OSPF “заработал” в Mikrotik RouterOS очень просто — нужно лишь добавить в backbone на каждом роутере в Routing — OSPF — Networks все ваши сети, между которыми вы хотите динамическую маршрутизацию и “оно заработает”.

Но мы ведь хотим управлять процессом. Тот, кто не хочет управлять дальше может не читать. Остальным — добро пожаловать!

Пример организации протокола OSPF

Рассматривать будем сеть, типичную для организации с несколькими филиалами. Имеем центральный офис (Headquarter на схеме, для краткости будем звать его ЦО) с сетью 192.168.0.0/24 (что я, кстати, не рекомендую при дефолтных настройках OSPF. Почему — скажу ниже). В ЦО расположены все основные элементы инфраструктуры — контроллер домена, сервер удаленного доступа, почтовый сервер и т.д. Все филиалы должны иметь доступ ко всем этим сервисам.

Несколько филиалов (Branche на схеме, для краткости — СП — Структурное Подразделение) с адресами 192.168.X.0/24. Между ЦО и каждым СП шифрованный туннель SSTP (или любой другой VPN) — адреса в туннелях из подсети 192.168.255.0/24 (192.168.255.10 — ЦО, 192.168.255.1 — СП1, 192.168.255.2 — СП2, …). Между филиалами связь не нужна, т.к. все службы в ЦО. Когда филиалов 3, нам легко добавить 3 маршрута на роутер в ЦО и по одному на каждый из роутеров СП. Итого 6 движений мышкой. А что если СП у нас не 3, а 33 и необходимы маршруты от каждого каждому, а ещё есть подрядчики с доступом к нескольким СП? Тут и приходит на помощь OSPF.

Кому надо “быстро и все равно как оно работает”, могут пойти по схеме, предложенной выше — добавить в backbone все свои сети.

Добавление сетей в Backbone

Почему именно backbone? Backbone в переводе с английского — хребет, позвоночник. OSPF оперирует понятиями Area (область), Autonomous System (AS, автономная система). AS — все сети, которые принадлежат вам и между которыми может работать ваш протокол динамической маршрутизации. Area — часть этой сети. На картинке ниже показана одна AS с тремя Area, одна из которых — backbone (Area 0 с ID 0.0.0.0). Каждая Area имеет свой ID, похожий на IP адрес. Backbone всегда имеет ID 0.0.0.0. Все области в OSPF должны иметь линк с backbone. Иначе ничего работать не будет.

В нашем примере мы решили долго не думать и загнать все в backbone. По большому счету это ничем не грозит и работать будет. Но если провайдер отдает одному из ваших филиалов частный адрес из 192.168.0.0/16 (192.168.18.27/29, например), то в вашей таблице маршрутизации появится сеть провайдера. И если кто-то с другой стороны провайдера использует такие же настройки (или просто указал маршрут к вашим сетям), то он сможет беспрепятственно попасть в вашу сеть. А уж случайно это сделали или намеренно — узнаете когда данные из вашей БД всплывут в интернете.

Или указать, что интерфейс, смотрящий к провайдеру будет в пассивном режиме.

Настройка OSPF в ручном режиме

Теперь поговорим о том, как сделать “правильно” — не вещать свои сети куда попало и позволить грамотно траблшутить работу OSPF.
Как мы говорили выше, каждая область имеет свой ID. Также и каждый участник OSPF имеет свой ID. По умолчаню он выставляется автоматически и выбирается из IP адресов, присвоенных интерфейсам роутера. Но нам надо проставить его в ручную, чтобы была какая-то логика в именовании и мы всегда знали откуда пришел запрос. Ставится это в Routing — OSPF — Instances — Router ID.

В нашей схеме имеется несколько областей. Как мы выяснили, основная область, соединяющая все остальные — backbone. Именно в этой области летают пакеты от одного роутера к другому, позволяющие обмениваться маршрутной информацией. Значит, этой областью должны быть туннели, соединяющие СП и ЦО, что видно на рисунке ниже.

Таким образом, нам необходимо выделить на каждом маршрутизаторе по две зоны — backbone и свою локальную сеть. На примере ЦО:
routing ospf area add name=Area0 area-id=192.168.0.0
routing ospf network add area=Area0 network=192.168.0.0/24
routing ospf network add area=backbone network=192.168.255.0/24

И точно так же на остальных маршрутизаторах, только заменив Area-ID, Area name и network на свои.

Теперь на каждом маршрутизаторе можем увидеть маршруты ко всем остальным сетям с буквами D и o в описании, что означает, что эти маршруты D — динамические (прилетели в резудльтате работы протоколов динамической маршрутизации) и o — из протокола OSPF.

Так мы получили простую и надежную настройку протокола динамической маршрутизации. У OSPF ещё имеется куча дополнительных настроек, таких как приоритет роутера, стоимость интерфейса, время определения состояний и многое, многое другое. Это позволяет очень гибко настроить маршрутизацию под свои нужды.