Протоколы маршрутизации RIP и OSPF (стр. 7 из 8)
Подчиненный отправляет подтверждения на каждое полученное от главного сообщения. Эти подтверждения представляют собой сообщения того же типа, содержащие описание базы данных подчиненного маршрутизатора. Номер DDSN равен номеру подтверждаемого сообщения, биты I и MS сброшены, бит М установлен во всех сообщениях, кроме последнего.
При неполучении подтверждения от подчиненного в течение некоторого тайм-аута главный посылает сообщение повторно. Если подчиненный получает сообщение с уже встречавшимся номером DDSN, он должен повторить передачу соответствующего подтверждения. Это касается также и фазы инициализации (распределения ролей).
Если один из маршрутизаторов уже передал все данные, он продолжает передавать пустые сообщения со сброшенным битом М, пока другая сторона также не закончит передачу всех данных и не передаст сообщение (или подтверждение) со сброшенным битом М.
На этом процедура обмена описаниями базы данных заканчивается.
Протокол затопления (flooding)
Каждый маршрутизатор отвечает за те и только те записи в базе данных состояния связей, которые описывают связи, исходящие от данного маршрутизатора. Это значит, что при образовании новой связи, изменении в состоянии связи или ее исчезновении (обрыве), маршрутизатор, ответственный за эту связь, должен соответственно изменить свою копию базы данных и немедленно известить все остальные маршрутизаторы OSPF‑системы о произошедших изменениях, чтобы они также внесли исправления в свои копии базы данных.
Подпротокол OSPF, выполняющий эту задачу, называется протоколом затопления (Flooding protocol). При работе этого протокола пересылаются сообщения типа «Обновление состояния связей (Link State Update)», получение которых подтверждается сообщениями типа «Link State Acknowledgment».
Каждая запись о состоянии связей имеет свой номер (номер версии), который также хранится в базе данных. Каждая новая версия записи имеет больший номер. При рассылке сообщений об обновлении записи в базе данных номер записи также включается в сообщение для предотвращения попадания в базу данных устаревших версий.
Маршрутизатор, ответственный за запись об изменившейся связи, рассылает сообщение «Обновление состояния связи» по всем интерфейсам. Однако новые версии состояния одной и той же связи должны появляться не чаще, чем оговорено определенной константой.
Далее на всех маршрутизаторах OSPF‑системы действует следующий алгоритм.
1. Получить сообщение. Найти соответствующую запись в базе данных.
2. Если запись не найдена, добавить ее в базу данных, передать сообщение по всем интерфейсам.
3. Если номер записи в базе данных меньше номера пришедшего сообщения, заменить запись в базе данных, передать сообщение по всем интерфейсам.
4. Если номер записи в базе данных больше номера пришедшего сообщения и эта запись не была недавно разослана, разослать содержимое записи из базы данных через тот интерфейс, откуда пришло сообщение. Понятие «недавно» определяется значением константы.
5. В случае равных номеров сообщение игнорировать.
Протокол OSPF устанавливает также такую характеристику записи в базе данных, как возраст. Возраст равен нулю при создании записи. При затоплении OSPF‑системы сообщениями с данной записью каждый маршрутизатор, который ретранслирует сообщение, увеличивает возраст записи на определенную величину. Кроме этого, возраст увеличивается на единицу каждую секунду. Из-за разницы во времени пересылки, в количестве промежуточных маршрутизаторов и по другим причинам возраст одной и той же записи в базах данных на разных маршрутизаторах может несколько различаться, это нормальное явление.
При достижении возрастом максимального значения (60 минут), соответствующая запись расценивается маршрутизатором как просроченная и непригодная для вычисления маршрутов. Такая запись должна быть удалена из базы данных.
Поскольку базы данных на всех маршрутизаторах системы должны быть идентичны, просроченная запись должна быть удалена из всех копий базы данных на всех маршрутизаторах. Это делается с использованием протокола затопления: маршрутизатор затапливает систему сообщением с просроченной записью. Соответственно, в описанный выше алгоритм обработки сообщения вносятся дополнения, связанные с получением просроченного сообщения и удалением соответствующей записи из базы данных.
Чтобы записи в базе данных не устаревали, маршрутизаторы, ответственные за них, должны через каждые 30 минут затапливать систему сообщениями об обновлении записей, даже если состояние связей не изменилось. Содержимое записей в этих сообщениях неизменно, но номер версии больше, а возраст равен нулю.
Вышеописанные протоколы обеспечивают актуальность информации, содержащейся в базе данных состояния связей, оперативное реагирование на изменения в топологии системы сетей и синхронизацию копий базы данных на всех маршрутизаторах системы.
Для обеспечения надежности передачи данных реализован механизм подтверждения приема сообщений, также для всех сообщений вычисляется контрольная сумма.
В протоколе OSPF может быть применена аутентификация сообщений, например, защита их с помощью пароля.
Сообщение «Запрос состояния связи (Link State Request)»
Сообщение «Запрос состояния связи» отправляется при работе протокола обмена после того, как был произведен обмен описаниями баз данных.
Сообщение содержит один или несколько идентификаторов записей, которые маршрутизатор хочет получить от своего соседа. Каждый идентификатор записи состоит из полей «Link State Type», «Link State ID» и «Advertising Router»; значения этих полей будут рассмотрены при обсуждении заголовков объявлений о состоянии связей (LSA). Число идентификаторов (то есть число запросов) в одном сообщении определяется из общей длины сообщения, указанной в OSPF‑заголовке.
Подтверждением приема запроса является посылка сообщения типа 4 «Обновление состояния связи». При отсутствии подтверждения в течение некоторого тайм-аута запрос посылается повторно. Если все запросы не могут быть помещены в одно сообщение, они разбиваются на несколько сообщений, но каждое следующее сообщение-запрос посылается только после получения всех записей, запрошенных в предыдущем.
Сообщение «Обновление состояния связей (Link State Update)»
Сообщение «Обновление состояния связей» собственно и содержит информацию из базы данных состояния связей. Это сообщение отправляется в ответ на запрос (тип 3) при работе протокола обмена, а также при работе протокола затопления для распространения информации об изменении состояния связей. В последнем случае его получение подтверждается сообщениями типа 5 «Link State Acknowledgment», в случае отсутствия подтверждения посылка повторяется.
Сообщение типа 4 состоит из одного или нескольких объявлений о состоянии связей (Link State Advertisement, LSA), следующих друг за другом. Существует несколько типов LSA. Каждое LSA состоит из заголовка и тела.
Число объявлений LSA в сообщении определяется первым 32‑битным словом, следующим за OSPF заголовком. Длина каждого LSA определяется соответствующим полем в заголовке LSA. Если все LSA, которые требуется отправить, не помещаются в одно сообщение, они могут быть распределены по нескольким сообщениям.
Дейтаграмма с OSPF сообщением типа 4, несущим 3 LSA, имеет следующую общую структуру:
Сообщение «Подтверждение приема сообщения о состоянии связей
(Link State Acknowledgment)»
Сообщения типа 5 отправляются в подтверждение получения сообщений типа 4 при работе протокола затопления. Сообщение содержит одно или несколько подтверждений, каждое подтверждение состоит из заголовка LSA, получение которого подтверждается.
Маршрутизатор может не посылать подтверждение на каждое сообщение типа 4, а послать одно сообщение типа 5 с подтверждениями на получение LSA, присланных в нескольких сообщениях типа 4, но в любом случае задержка с посылкой подтверждений не должна быть велика.
Число подтверждений в одном сообщении типа 5 определяется из общей длины сообщения, указанной в OSPF‑заголовке.
Типы Объявлений о состоянии связей (LSA)
Тип 1. Router Links Advertisement – маршрутизатор объявляет о своих связях с соседними маршрутизаторами, транзитными и тупиковыми сетями; распространяется каждым маршрутизатором внутри области, к которой принадлежат эти связи.
Тип 2. Network Links Advertisement – содержит список маршрутизаторов, подключенных к сети множественного доступа; распространяется выделенным маршрутизатором внутри области, к которой принадлежит данная сеть. Фактически описывает связи, направленные в графе системы от вершины типа «транзитная сеть» к маршрутизаторам этой сети.
Тип 3. Summary Link Advertisement – описывает расстояние от данного областного пограничного маршрутизатора (ABR) до IP‑сети, находящейся за пределами данной области, но принадлежащей данной OSPF‑системе; распространяется этим ABR внутри области.
Тип 4. AS Boundary Router Summary Link Advertisement – описывает расстояние от данного ABR до данного пограничного маршрутизатора системы (ASBR); распространяется этим ABR внутри области.
Тип 5. AS External Link Advertisement – описывает расстояние до сети, находящейся за пределами OSPF‑системы; распространяется ASBR и ретранслируется во все области, кроме тупиковых, их пограничными маршрутизаторами.
Тип 7. AS External Link Advertisement (NSSA) – то же, что тип 5, но распространяется внутри не совсем тупиковых областей (в них распространение LSA типа 5 запрещено); на границе NSSA и магистрали преобразуется в LSA типа 5 для дальнейшего распространения в системе. Формат идентичен формату LSA типа 5 за исключением номера типа.