Лабораторная работа. Построение wan сетей в Cisco Packet Tracer. Статичная и динамичная маршрутизация

Лабораторная работа. Построение WAN сетей в Cisco Packet Tracer. Статичная и динамичная маршрутизация.


1. Цель работы:
данная лабораторная работа предназначена для:
- Изучение статичной маршрутизации при построении сетей WAN.
- Изучение протокола EIGRP.
- Изучение протокола OSPFv3.


2. краткие теоретические сведения
2.1 Маршруты к удаленным сетям могут быть сконфигурированы для каждого маршрутизатора вручную администратором (статическая маршрутизация) или созданы с помощью маршрутизирующих протоколов (динамическая маршрутизация).
Статические маршруты полностью определены администратором, поэтому они более безопасны, требуют меньше вычислительных ресурсов и более узкую полосу пропускания по сравнению с динамическими маршрутами. Однако сети, использующие статическую маршрутизацию, плохо масштабируемы, при изменении топологии требуется внесение изменений администратором в конфигурацию, что может приводить к ошибкам. Поэтому статическая маршрутизация используется либо в малых сетях, либо в комбинации с протоколами динамической маршрутизации на отдельных участках сети. Статические маршруты, по сравнению с динамическими, характеризуются более высоким приоритетом, поскольку административное расстояние AD = 1.
Статическая маршрутизация часто используется в тупиковых сетях, обмен данными с которыми реализуется через маршрутизатор, который подключен к одному соседнему маршрутизатору. Статическая маршрутизация используется также при создании маршрута по умолчанию, который указывает путь к сетям, не имеющим соответствующих входов в таблице маршрутизации. В схеме сети рис. 2.1 пакеты с неизвестными адресами сетей назначения из маршрутизатора R-С можно направлять в Интернет, т.е. в сеть провайдера ISP. Адрес маршрута по умолчанию 0.0.0.0/0 означает любые адреса сетей с любыми масками.
2.2 В настоящее время на аппаратуре Cisco рекомендовано использовать расширенный дистанционно-векторный маршрутизирующий протокол (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol - EIGRP). Административное расстояние EIGRP равно 90. Протокол EIGRP используется внутри автономных систем (АS), в которых группы маршрутизаторов разделяют маршрутную информацию. Протокол обеспечивает до 255 переходов, в отличие от протокола RIP, который обеспечивает 15 переходов.
Автономные системы объединяют сети под общим административным управлением. Поскольку все маршрутизаторы в АS должны совместно использовать маршрутную информацию, то у них конфигурируется одинаковый номер автономной системы.
При формировании маршрутов протокол EIGRP использует специально разработанный для этих целей алгоритм (Diffusing Update Algorithm - DUAL). Согласно алгоритма DUAL протокол EIGRP не проводит периодический обмен объемными обновлениями (update) маршрутной информации, а использует небольшие пакеты Hello для контроля связи с соседними маршрутизаторами (механизм keepalive).
Обмен маршрутной информацией производится только при возникновении изменений в сети (появление новых связей, недоступных узлов и сетей, изменение метрики). При обмене используется групповой адрес 224.0.0.10, в отличие от протокола RIP, который использует широковещательный адрес 255.255.255.255. Причем, производится обмен неполной (partial) маршрутной информацией, касающейся только изменений в сети, и с ограниченным (bounded) числом тех маршрутизаторов, которых затрагивают эти изменения. Кроме того, алгоритм DUAL не использует таймеры удержания информации holddown (см. "Динамическая маршрутизация" ), как это делает алгоритм Беллмана-Форда протокола RIP. Поэтому сходимость (convergence) сетей EIGRP более быстрая.
При обмене маршрутной информацией алгоритма DUAL создает топологическую таблицу, в которой хранятся не только наилучшие маршруты, но и альтернативные. При выходе из строя основного маршрута алгоритм DUAL использует резервный из топологической таблицы без дополнительных вычислений и обмена с другими маршрутизаторами. Это также ускоряет сходимость.
Протоколы маршрутизации используют метрику, чтобы определить кратчайший маршрут к устройству назначения. Метрика протоколаEIGRP учитывает совокупность параметров. Алгоритм DUALпротокола рассчитывает значение метрики для каждого пути через сеть. Меньшее число указывает лучший маршрут. Полоса пропускания и задержка являются статическими параметрами метрики, они остаются неизменными для каждого интерфейса, пока не будет перестроена сеть или реконфигурирован маршрутизатор. Параметры загрузка (load) и надежность (reliability) являются динамическими, они могут рассчитываться маршрутизатором для каждого интерфейса в реальном времени.
Чем больше факторов, которые составляют метрику, тем больше гибкость протокола, чтобы учитывать особенности сети. По умолчанию, протокол EIGRP использует статические параметры (полосу пропускания и задержки), чтобы вычислить значение метрики. Но при вычислении метрики могут также использоваться динамические факторы загрузки и надежности, т.е. маршрутизатор может принять решение, основанное на текущем состоянии сети. Если соединение становится сильно загруженным или ненадежным, метрика увеличится. При этом может использоваться запасной маршрут.
2.3. 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.
Протокол OSPF был разработан IETF в 1988 году. Последняя версия протокола представлена в RFC 2328 (1998 год). Протокол OSPF представляет собой протокол внутреннего шлюза (Interior Gateway Protocol — IGP). Протокол OSPF распространяет информацию о доступных маршрутах между маршрутизаторами одной автономной системы.
OSPF имеет следующие преимущества:
Высокая скорость сходимости по сравнению с дистанционно-векторными протоколами маршрутизации;
Поддержка сетевых масок переменной длины (VLSM);
Оптимальное использование пропускной способности с построением дерева кратчайших путей.
Принцип работы заключается в следующем:
После включения маршрутизаторов протокол ищет непосредственно подключенных соседей и устанавливает с ними «дружеские» отношения.
Затем они обмениваются друг с другом информацией о подключенных и доступных им сетях. То есть они строят карту сети (топологию сети). Данная карта одинакова на всех маршрутизаторах.
На основе полученной информации запускается алгоритм SPF (Shortest Path First, «выбор наилучшего пути»), который рассчитывает оптимальный маршрут к каждой сети. Данный процесс похож на построение дерева, корнем которого является сам маршрутизатор, а ветвями — пути к доступным сетям. Данный процесс, то есть конвергенция, происходит очень быстро.