Протокол маршрутизации внутренних роутеров (Interior Gateway Routing Protokol-IGRP) является протоколом маршрутизации, разработанным в середине 1980 гг. компанией Cisco Systems, Inc. Главной целью, которую преследовала Cisco при разработке IGRP, было обеспечение живучего протокола для маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей произвольно сложную топологию и включающую в себя носитель с разнообразными характеристиками ширины полосы и задержки. AS является набором сетей, которые находятся под единым управлением и совместно используют общую стратегию маршрутизации. Обычно AS присваивается уникальный 16-битовый номер, который назначается Центром Сетевой Информации (Network Information Center - NIC) Сети Министерства Обороны (Defence Data Network - DDN).
В середине 1980 гг. самым популярным протоколом маршрутизации внутри AS был Протокол Информации Маршрутизации (RIP). Хотя RIP был вполне пригоден для маршрутизации в пределах относительно однородных об'единенных сетей небольшого или среднего размера, его ограничения сдерживали рост сетей. В частности, небольшая допустимая величина числа пересылок (15) RIP ограничивала размер об'единенной сети, а его единственный показатель (число пересылок) не обеспечивал достаточную гибкость в сложных средах (смотри Главу 23 "RIP"). Популярность роутеров Cisco и живучесть IGRP побудили многие организации, которые имели крупные об'единенные сети, заменить RIP на IGRP.
Первоначальная реализация IGRP компании Cisco работала в сетях IP. Однако IGRP был предназначен для работы в любой сетевой среде, и вскоре Cisco распространила его для работы в сетях использующих Протокол Сет без Установления Соединения (Connectionless Network Protocol - CLNP) OSI.
IGRP является протоколом внутренних роутеров (IGP) с вектором расстояния. Протоколы маршрутизации с вектором расстояния требуют от каждого роутера отправления через определенные интервалы времени всем соседним роутерам всей или части своей маршрутной таблицы в сообщениях о корректировке маршрута. По мере того, как маршрутная информация распространяется по сети, роутеры могут вычислять расстояния до всех узлов об'единенной сети.
Протоколы маршрутизации с вектором расстояния часто противопоставляют протоколам маршрутизации с указанием состояния канала, которые отправляют информацию о локальном соединении во все узлы об'единенной сети. Рассмотрение двух популярных протоколов, использующих алгоритм маршрутизации с указанием состояния канала, "Открытый протокол с алгоритмом поиска наикратчайшего пути" (Open Shortest Path First) и "Промежуточная система-Промежуточная система" (Intermediate System to Intermediate System (IS-IS)), дается соответственно в Главе 25 "OSPF" и Главе 28 "Маршрутизация OSI".
IGRP использует комбинацию (вектор) показателей. Задержка об'единенной сети (internetwork delay), ширина полосы (bandwidth), надежность (reliability) и нагрузка (load) - все эти показатели учитываются в виде коэффициентов при принятии маршрутного решения. Администраторы сети могут устанавливать факторы весомости для каждого из этих показателей. IGRP использует либо установленные администратором, либо устанавливаемые по умолчанию весомости для автоматического расчета оптимальных маршрутов.
IGRP предусматривает широкий диапазон значений для своих показателей. Например, надежность и нагрузка могут принимать любое значение в интервале от 1 до 255, ширина полосы может принимать значения, отражающие скорости пропускания от 1200 до 10 гигабит в секунду, в то время как задержка может принимать любое значение от 1-2 до 24-го порядка. Широкие диапазоны значений показателей позволяют производить удовлетворительную регулировку показателя в об'единенной сети с большим диапазоном изменения характеристик производительности. Самым важным является то, что компоненты показателей об'единяются по алгоритму, который определяет пользователь. В результате администраторы сети могут оказывать влияние на выбор маршрута, полагаясь на свою интуицию.
Для обеспечения дополнительной гибкости IGRP разрешает многотрактовую маршрутизацию. Дублированные линии с одинаковой шириной полосы могут пропускать отдельный поток трафика циклическим способом с автоматическим переключением на вторую линию, если первая линия выходит из строя. Несколько трактов могут также использоваться даже в том случае, если показатели этих трактов различны. Например, если один тракт в три раза лучше другого благодаря тому, что его показатели в три раза ниже, то лучший тракт будет использоваться в три раза чаще. Только маршруты с показателями, которые находятся в пределах определенного диапазона показателей наилучшего маршрута, используются для многотрактовой маршрутизации.
Первое поле пакета IGRP содержит номер версии (version number). Этот номер версии указывает на используемую версию IGRP и сигнализирует о различных, потенциально несовместимых реализациях.
За полем версии идет поле операционного кода (opcode). Это поле обозначает тип пакета. Операционный код, равный 1, обозначает пакет корректировки; равный 2-пакет запроса. Пакеты запроса используются источником для запроса маршрутной таблицы из другого роутера. Эти пакеты состоят только из заголовка, содержащего версию, операционный код и поля номера AS. Пакеты корректировки содержат заголовок, за которым сразу же идут записи данных маршрутной таблицы. На записи данных маршрутной таблицы не накладывается никаких ограничений, за исключением того, что пакет не может превышать 1500 байтов, вместе с заголовком IP. Если этого недостаточно для того, чтобы охватить весь об'ем маршрутной таблицы, то используются несколько пакетов.
За полем операционного кода идет поле выпуска (edition). Это поле содержит последовательный номер, который инкрементируется, когда маршрутная таблица каким-либо образом изменяется. Это значение номера выпуска используется для того, чтобы позволить роутерам избежать обработки корректировок, содержащих информацию, которую они уже видели.
За полем выпуска идет поле, содержащее номер AS (AS number). Это поле необходимо по той причине, что роутеры Cisco могут перекрывать несколько AS. Несколько AS (или процессов IGRP) в одном роутере хранят информацию маршрутизации AS отдельно.
Следующие три поля обозначают номер подсетей, номер главных сетей и номер внешних сетей в пакете корректировки. Эти поля присутствуют потому, что сообщения корректировки IGRP состоят из трех частей: внутренней для данной подсети, внутренней для текущей AS и внешней для текущей AS. Сюда включаются только подсети сети, связанной с тем адресом, в который отправляется данная корректировка. Главные сети (т.е. не подсети) помещаются во "внутреннюю для текущей AS" часть пакета, если только они не помечены четко как внешние. Сети помечаются как внешние, если информация о них поступает во внешней части сообщения из другого роутера.
Последним полем в заголовке IGRP является поле контрольной суммы (checksum). Это поле содержит какую-нибудь контрольную сумму для заголовка IGRP и любую информацию корректировки, содержащуюся в данном пакете. Вычисление контрольной суммы позволяет принимающему роутеру проверять достоверность входящего пакета.
Сообщения о корректировке содержат последовательность из семи полей данных для каждой записи данных маршрутной таблицы. Первое из этих полей содержит три значащих байта адреса (address) (в случае адреса IP). Следующие пять полей содержат значения показателей. Первое из них обозначает задержку (delay), выраженную в десятках микросекунд. Диапазон перекрывает значения от 10 мксек. до 167 сек. За полем задержки следует поле ширины полосы (bandwidth). Ширина полосы выражена в единицах 1 Кбит/сек и перекрывает диапазон от линии с шириной полосы 1200 бит/сек до 10 Гбит/сек. Затем идет поле MTU, которое обеспечивет размер MTU в байтах. За полем MTU идет поле надежности (reliability), указывающее процент успешно переданных и принятых пакетов. Далее идет поле нагрузки (load), которое обозначает занятую часть канала в процентном отношении. Последним полем в каждой записи данных маршрутизации является поле числа пересылок (hop count). И хотя использование числа пересылок не явно выражено при определении показателя, тем не менее это поле содержится в пакете IGRP и инкрементируется после обработки пакета, обеспечивая использование подсчета пересылок для предотвращения петель.
IGRP обладает рядом характеристик, предназначенных для повышения своей стабильности. В их число входят временное удерживание изменений, расщепленные горизонты и корректировки отмены.
Временные удерживания изменений
Временное удерживание изменений используется для того, чтобы помешать
регулярным сообщениям о коррректировке незаконно восстановить
в правах маршрут, который возможно был испорчен. Когда какой-нибудь
роутер выходит из строя, соседние роутеры обнаруживают это
через отсутствие регурярного поступления запланированных сообщений.
Далее эти роутеры вычисляют новые маршруты и отправляют сообщения
о корректировке маршрутизации, чтобы информировать своих соседей о
данном изменении маршрута. Результатом этой деятельности является
запуск целой волны корректировок, которые фильтруются через сеть.
Приведенные в действие корректировки поступают в каждое сетевое устройство не одновременно. Поэтому возможно, что какое-нибудь устройство, которое еще не было оповещено о неисправности в сети, может отправить регулярное сообщение о корректировке (указывающее, что какой-нибудь маршрут, который только что отказал, все еще считается исправным) в другое устройство, которое только что получило уведомление о данной неисправности в сети. В этом случае последнее устройство будет теперь содержать (и возможно, рекламировать) неправильную информацию о маршрутизации.
Команды о временном удерживании изменений предписывают роутерам удерживать в течение некоторого периода времени любые изменения, которые могут повлиять на маршруты. Период удерживания изменений обычно рассчитывается так, чтобы он был больше периода времени, необходимого для корректировки всей сети в соответствии с каким-либо изменением маршрутизации.
Расщепленные горизонты
Понятие о расщепленных горизонтах проистекает из того факта, что
никогда не бывает полезным отправлять информацию о каком-нибудь
маршруте обратно в том направлении, из которого она пришла. Для
иллюстрации этого положения рассмотрим Рис. 24-2.
Роутер 1 (R1) первоначально об'являет, что у него есть какой-то маршрут до Сети А. Роутеру 2 (R2) нет оснований включать этот маршрут в свою корректировку, отправляемую в R1, т.к. R1 ближе к Сети А. В правиле о расщепленных горизонтах говорится, что R2 должен исключить этот маршрут независимо от того, какие корректировки он отправляет в R1.
Правило о расщепленных горизонтах помогает предотвращать зацикливание маршрутов. Например, рассмотрим случай, когда интерфейс R1 с Сетью А отказывает. Без расщепленных горизонтов R2 продолжал бы информировать R1, что он может попасть в Сеть А (через R1!). Если R1 не располагает достаточным интеллектом, он действительно может выбрать маршрут, предлагаемый R2, в качестве альтернативы своему отказавшему прямому соединению, что приводит к образованию маршрутной петли. И хотя удерживание изменений должно помешать этому, в IGRP реализованы также расщепленные горизонты, т.к. они обеспечивают дополнительную стабильность алгоритма.
Корректировки отмены маршрута
В то время как расщепленные горизонты должны препятствовать
зацикливанию маршрутов между соседними роутерами, корректировки
отмены маршрута предназначены для борьбы с более крупными маршрутными
петлями. Увеличение значений показателей маршрутизации обычно указывает
на появление маршрутных петель. В этом случае посылаются корректировки
отмены, чтобы удалить этот маршрут и перевести его в состояние
удерживания. В реализации IGRP компании Cisco корректировки отмены
отправляются в том случае, если показатель маршрута увеличивается на
коэффициент 1.1 или более.
Таймеры
IGRP обеспечивает ряд таймеров и переменных, содержащих временные
интервалы. Сюда входят таймер корректировки, таймер недействующих
маршрутов, период времени удерживания изменений и таймер отключения.
Таймер корректировки определяет, как часто должны отправляться
сообщения о корректировке маршрутов. Для IGRP значение этой
переменной, устанавливаемое по умолчанию, равно 90 сек. Таймер
недействующих маршрутов определяет, сколько времени должен ожидать
роутер при отсутствии сообщений о корректировке какого-нибудь
конкретного маршрута, прежде чем об'явить этот маршрут недействующим.
Время по умолчанию IGRP для этой переменной в три раза превышает период
корректировки. Переменная величина времени удерживания определяет
промежуток времени удерживания. Время по умолчанию IGRP для этой
переменной в три раза больше периода таймера корректировки, плюс
10 сек. И наконец, таймер отключения указывает, сколько времени
должно пройти прежде, чем какой-нибудь роутер должен быть
исключен из маршрутной таблицы. Время по умолчанию IGRP для этой
величины в семь раз превышает период корректировки маршрутизации.