Маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации для определения пути передачи пакетов. Каждый маршрутизатор знает только следующий шаг, и благодаря протоколам маршрутизации, данные достигают цели. Таблицы маршрутизации заполняются статически или динамически.
Статическая маршрутизация
При статической маршрутизации администратор вручную настраивает каждый маршрутизатор, указывая интерфейс для каждой сети. Например, пакеты для сети 192.168.1.0 направляются через интерфейс FA0/1, а для сети 192.168.2.0 – через FA0/2. Этот способ прост для небольших сетей, но сложен и подвержен ошибкам в больших.
Динамическая маршрутизация и OSPF
Динамическая маршрутизация автоматизирует конфигурирование. Протоколы динамической маршрутизации позволяют маршрутизаторам автоматически обмениваться информацией о сети, поддерживая таблицу маршрутизации в актуальном состоянии. OSPF (Open Shortest Path First) — один из широко используемых протоколов динамической маршрутизации.
OSPF — протокол динамической маршрутизации, отслеживающий состояние канала (Link-State) и использующий алгоритм Дейкстры для нахождения кратчайшего пути. Алгоритм Дейкстры — математический алгоритм поиска кратчайшего пути в графе. Цель OSPF — предоставить каждому маршрутизатору одинаковую информацию о доступных маршрутах.
OSPF — протокол внутридоменной маршрутизации (IGP – Interior Gateway Protocol), используемый в пределах ограниченной сети. Другие IGP протоколы: RIP, EIGRP и IS-IS. Для маршрутизации между сетями используются протоколы междоменной маршрутизации (EGP – Exterior Gateway Protocol), например, BGP.
Работа протокола OSPF
Установление соседских отношений: Маршрутизаторы обмениваются сообщениями «Hello» для определения соседних устройств и установления связи. При получении ответа устанавливается соседство; в противном случае сосед считается недоступным.
Обмен сообщениями LSA (Link-State Advertisement): После установления соседства, маршрутизаторы обмениваются сообщениями LSA, содержащими информацию о соседях, состоянии каналов и метрике Cost (стоимость).
LSDB (Link-State Database): Полученная информация хранится в LSDB. Каждый маршрутизатор должен иметь одинаковую информацию в своей LSDB. Стоимость канала рассчитывается на основе его пропускной способности (делением эталонной пропускной способности на фактическую).
Построение таблицы топологии (LSDB): Маршрутизаторы распространяют LSA, пока все не получат всю информацию. Затем строится таблица топологии (LSDB), содержащая информацию о топологии области.
Алгоритм Дейкстры (SPF — Shortest Path First): Алгоритм Дейкстры используется для расчета оптимального маршрута к каждой сети и построения дерева SPF. Лучшие пути добавляются в таблицу IP-маршрутизации, если их стоимость меньше существующих. После этого OSPF считается «сошедшимся». OSPF выбирает маршрут с наименьшей стоимостью, что обычно соответствует самому быстрому пути.
Постоянная работа: OSPF постоянно работает, обновляя маршруты при изменениях в сети. Он продолжает отправлять сообщения «Hello» для мониторинга состояния соседей.
Выделенный маршрутизатор (DR) и резервный выделенный маршрутизатор (BDR): Для оптимизации обмена информацией используются DR и BDR. Обычные маршрутизаторы общаются преимущественно с DR, который распространяет информацию среди остальных. BDR служит резервом для DR.
OSPF — эффективный протокол динамической маршрутизации, обеспечивающий автоматическое обновление таблиц маршрутизации и выбор оптимальных путей передачи данных. Использование DR и BDR оптимизирует трафик и повышает надежность сети.