Rola ruterów w infrastrukturze sieciowej

Pewnie mało kto z Was wie jak dokładnie działają sieci komputerowe. Jak to się dzieje, że ja pisząc ten post siedząc w przytulnym miejscu przy biurku po paru sekundach mogę udostępnić go milionom internautów na całym świecie? W jaki sposób dane te mogą trafić na konkretny komputer konkretnego internauty przebywającego na drugim końcu świata?

Fot: pxhere.com, CC0.

Jednym z mechanizmów odpowiedzialnych za opisaną wyżej funkcjonalność odpowiadają między innymi tak zwane protokoły rutowania. Mówiąc w wielkim uproszczeniu są to algorytmu odpowiedzialne za to aby przesyłane przez sieć internetową dane trafiły dokładnie tam gdzie miały dotrzeć. W normalnym świecie, mamy państwa, miasta, ulice czy też osiedla, a tam numery domów lub też numery bloków i mieszkań. W wirtualnej rzeczywistości nie mamy takich pojęć, musimy więc sobie radzić inaczej. Potrzebujemy więc jakiegoś mechanizmu do wymiany informacji o trasach pomiędzy sieciami komputerowymi.

Protokoły routowania

Podział na wewnętrzne (IGP) oraz zewnętrzne (EGP)

Dynamiczne protokoły rutowania klasyfikowane są jako Interior Gateway Protocol (IGP) – protokoły wewnętrzne oraz Exterior Gateway Protocol (EGP) – protokoły zewnętrzne.

Protokół IGP odpowiada jak sama nazwa wskazuje za wymianę informacji o rutowaniu wewnątrz jednej domeny administracyjnej. Został on zbudowany tak, aby był prostszy w obsłudze oraz działał sprawniej w mniejszym stopniu obciążając rutery. Wadą protokołów IGP jest między innymi to, że nie są one w stanie obsługiwać rozrastających się sieci.

Przykład protokołów typu IGP:

  • RIP – Routing Information Protocol,
  • OSPF – Open Shortest Path First,
  • IGRP/EIGRP – Interior Gateway Routing Protocol/Enhanced Interior Gateway Routing Protocol.

Protokół EGP odpowiada natomiast za wymianę informacji o rutowaniu pomiędzy dwoma niezależnymi sieciami komputerowymi (na przykład dwoma uniwersytetami lub też firmami). Każda z takich sieci posiada swoją własną niezależną infrastrukturę sieciową i wykorzystuje protokół EGP do wysyłania informacji pomiędzy innymi tego typu jednostkami.

Przykład protokołów typu EGP:

  • BGP – Border Gateway Protocol,
  • EGP – Exterior Gateway Protocol (obecnie przestarzały).

Protokół BGP jest podstawowym protokołem stosowanym między sieciami, które tworzą kolokwialnie pisząc „internet”.

Podział ze względu na sposób działania

Protokoły routingu możemy również klasyfikować na dwa rodzaje – protokoły wektora odległości oraz protokoły stanu łącza. Jest to po prostu sposób w jaki rutery przekazują między sobą informację znajdujące się w ich tablicach trasowania.

Protokoły wektora odległości

W protokołach wektora odległości ruter wysyła regularnie (co jakiś ustalony czas) do swoich sąsiadów kopie swojej tablicy routingu wraz z metrykami. Tablica routingu to po prostu informacja odnośnie dostępnych adresach z danego rutera (bezpośrednio lub za pośrednictwem innych urządzeń). Co ważne, nie mamy pełnej informacji o odległych ruterach, a najlepsza ścieżka ustalana jest poprzez dodawanie do metryki trasowania odpowiednich wartości.

Przykładowe protokoły wektora odległości:

  • RIP – Routing Information Protocol,
  • IGRP – Interior Gateway Routing Protocol.

Protokoły stanu łącza

W protokołach stanu łącza ruter przekazuje regularnie (co jakiś ustalony czas) do wszystkich ruterów w sieci (nie tylko do sąsiadów jak ma to miejsce w protokołach wektora odległości) informację o podsieciach bezpośrednio do niego przyłączonych wraz z ich metrykami (w przeciwieństwie do protokołów wektora odległości nie przekazujemy tutaj całej tablicy routowania). Rutery otrzymują bazę danych z informacją o topologii mają więc pełną informację o innych odległych ruterach. Baza topologii tworzona jest natomiast przez wysłanie pakietów LSA (ang. Link-state adverisement). Po zebraniu tych wszystkich informacji ruter oblicza najlepszą trasę tworząc drzewo SPF (ang. Shortes Path First) i przy wykorzystaniu algorytmu Dijkstry odnajduje drogę o najmniejszym koszcie. Co ważne, aktualizacja bazy topologii powodowana jest zmianami zachodzącymi w sieci. początkowej fazie zbierania danych na temat topologii sieci, sieć zalewana jest pakietami LSA, co powoduje zmniejszenie wydajności łącza oraz wymaga dużej ilości pamięci i mocy obliczeniowej routera. W tym celu protokół ten wymaga zhierarchizowanego projektu sieci w celu zmniejszenia tablic topologii sieci.

Przykłady protokołów stanu łącza:

  • OSPF – Open Shortest Path First.

Hybrydowe protokoły trasowania

Wyróżniamy również hybrydowe protokoły trasowania czyli takich które mają cechy protokołów wektora odległości oraz protokołów stanu łącza.

Przykłady protokołów hybrydowych:

  • EIGRP – Enhanced Interior Gateway Routing Protocol.

Przeczytaj również

, , , , , , , , , , , , ,