Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Протокол РIМ




Протокол РIМ (Protocol-Independent Multicast, групповая маршрутизация, неза­висящая от протокола) был разработан комитетом IETF. Протокол Р1М пол­ностью не зависит от протоколов маршрутизации, использующих обычную схему адресации. Для ведения таблицы маршрутизации и быстрой адаптации к изменениям сетевой топологии используется один из протоколов маршрутиза­ции, относящихся к классу IGP (RIP, NSLP, OSPF и т. д.) или EGP. Протокол Р1М поддерживает два режима работы — Dense Mode (PIM-DM) и Sparse Mode (PIM-SM). Режим PIM-DM применяется при:

q небольшом расстоянии между отправителем и получателями группового трафика;

q небольшом количестве отправителей и большом количестве получателей;

q большом объеме группового трафика;

q постоянном потоке группового трафика.

Протокол Р1М в режиме DM подобен протоколу DVMRP: для построения деревьев доставки оба протокола используют алгоритм RPM. Основное разли­чие между ними заключается в том, что PIM-DM полагается на один из прото­колов маршрутизации класса IGP (или EGP).

В отличие от протокола DVMRP, который вычисляет набор порожденных портов для каждой пары (отправитель, группа-получатель), протокол PIM-DM просто передает групповой трафик на все исходящие порты маршрутизаторов до тех пор, пока не получит усекающее сообщение (рис. 9.14).

 

 

Так же, как и протокол DVMRP, протокол PIM-DM поддерживает восста­навливающие сообщения, которые позволяют быстро реконструировать усечен­ное дерево доставки.

Режим PIM-SM был разработан для взаимодействия разбросанных в распре­деленной сети членов групп. В таких средах применение алгоритма RPM может привести к снижению пропускной способности сети. Для эффективной марш­рутизации группового трафика в режиме PIM-SM введена концепция точки встречи (Rendezvous Point, RP). Роль такой точки играет один или несколько маршрутизаторов (этот подход аналогичен тому, что применяется в алгоритме СВТ). Вначале отправитель посылает данные на маршрутизатор. Если получа­тель хочет получать эти данные, он должен зарегистрироваться на маршрутиза­торе. После того как групповой трафик передан по схеме «отправитель — точка встречи (маршрутизатор) — получатель», промежуточные маршрутизаторы на пути следования автоматически оптимизируют маршрут для устранения лиш­них транзитных узлов.

Режим Р1М SM применяется в следующих случаях:

q если в группах получателей немного;

q если между отправителем и получателями находится канал связи глобаль­ной сети;

q при непостоянном потоке группового трафика.

Если в сети есть несколько маршрутизаторов PIM, то маршрутизатор с наи­большим IP-адресом станет назначенным (DR). Он отвечает за передачу сооб­щений HMQ протокола IGMP, за посылку усекающих сообщений и сообщений о присоединении и за управление точками встречи.

В табл. 9.7 приведен краткий сравнительный анализ рассмотренных протоко­лов групповой маршрутизации.

 

 

Таблица 9.7. Протоколы групповой маршрутизации

Групповой протокол Требуемый протокол класса IGP (EGP) Алгоритм построения деревьев доставки Оптимальные условия применения
DVMRP   RIP   TRPB (RPM)   Небольшие распределенные сети  
MOSPF   OSPF   RPM   Небольшое количество активных пар и стабильные линии связи  
PIM-DM   Любой   RPM   Небольшое количество отправителей при большом количестве получателей  
PIM-SM   Любой   Аналогичен СВТ   Группы с несколькими получателями  

 

Наибольший объем группового трафика сейчас передается с помощью прото­кола DVMRP. Ожидается, что этот протокол будет расширен для взаимодейст­вия членов групп в различных регионах. Но из-за ограничений в его алгоритме он не может применяться в качестве базового протокола групповой маршрути­зации в распределенных сетях большого размера.

Для организаций, которые уже применяют в своих сетях протокол OSPF, наиболее предпочтительно использование протокола групповой маршрутизации MOSPF. Он показывает высокую производительность и достаточную масштаби­руемость, присущие протоколу OSPF. Протокол PIM может соперничать с про­токолом MOSPF в больших распределенных сетях.

Важно отметить, что все рассмотренные протоколы групповой передачи дан­ных могут эффективно работать в сетях ATM без каких-либо изменений. Конеч­ное оборудование ATM, поддерживающее стандарт LANE (LAN Emulation), прозрачно поддерживает протоколы групповой передачи сетевого уровня.

Рассмотренные протоколы доставки группового трафика работают на сетевом уровне. На канальном уровне при доставке кадров с групповыми адресами могут возникнуть проблемы. Это связано с тем, что подавляющее большинство ло­кальных вычислительных сетей строится на базе коммутаторов, которые после трансляции группового IP-адреса в групповой МАС-адрес воспринимают кадры с групповыми адресами как широковещательные и, соответственно, передают их на все свои порты, вызывая ненужный трафик. Такая схема обработки группо­вого трафика на канальном уровне сводит на нет все преимущества групповой адресации. Кроме того, большинство относительно дешевых коммутаторов игнорируют сообщения протокола IGMP и не способны определить, к каким портам подключены члены групп.

Совместить преимущества групповой передачи данных с использованием коммутаторов локальной сети можно двумя способами. Первый — приобретать более «интеллектуальные» коммутаторы, которые отслеживают проходящий че­рез них трафик протокола IGMP. Такой возможностью, например, обладает вы­сокопроизводительный коммутатор LANPlex фирмы 3Com. Такой коммутатор направляет групповой трафик только на те порты, которые связаны с членами определенных групп.

Второй способ заключается в использовании фирменных технологий отдель­ных поставщиков. Например, фирма Cisco ввела в свои маршрутизаторы и ком­мутаторы поддержку собственного протокола Cisco Group Multicast Protocol (CGMP). Протокол CGMP позволяет коммутаторам использовать информацию, получаемую маршрутизаторами по протоколу IGMP. В результате групповой трафик на канальном уровне передается только на те порты, к которым подклю­чены члены группы-получателя.

Кратко рассмотрим принципы протокола CGMP. Предположим, что на од­ном конце распределенной сети находится отправитель групповых IP-дейта­грамм, а член группы-получателя располагается где-то на другом ее конце. Путь дейтаграмм между маршрутизаторами распределенной сети определяется с по­мощью протоколов групповой маршрутизации. Получатель посылает сообщение IGMP локальному маршрутизатору. Тот сохраняет в памяти МАС-адрес стан­ции, пославшей сообщение, а затем посылает сообщение CGMP коммутатору, к которому подключена группа. Коммутатор использует полученное сообщение для динамического добавления в свою таблицу коммутации полей, определяю­щих порты, соответствующие членам группы-получателя. После этого комму­татор передает групповой трафик на канальном уровне только на те порты, к которым подключены члены группы-получателя.

 

Бесклассовая междоменная маршрутизация

В сентябре 1993 года в документах RFC 1517, RFC 1518, RFC 1519 и RFC 1520 была представлена концепция бесклассовой междоменной маршрутизации (Class­less Inter-Domain Routing, CIDR). Появление этой технологии вызвано резким повышением объема трафика в Internet и, как следствие, все более частым воз­никновением сбоев. Сбои происходили из-за исчерпания ресурсов магистральных маршрутизаторов. Им приходилось обрабатывать очень большой объем служеб­ной информации, связанной с обновлением маршрутов. Так в 1994 году таблицы маршрутизации магистральных маршрутизаторов в Internet содержали до 70 000 маршрутов. Внедрение технологии CIDR сократило число записей о маршрутах до 30 000. Второй причиной внедрения технологии CIDR явилась реальная опасность нехватки адресного пространства при дальнейшем расширении Internet.

Эта технология позволяет отойти от традиционной схемы классов IP (А, В, С) и более эффективно использовать адресное пространство протокола IP вер­сии 4. Кроме того, CIDR позволяет объединять маршруты. Одной записью в таблице маршрутизации можно описать сотни адресов. Это позволяет значительно уменьшить объем маршрутной информации в магистральных маршрути­заторах Internet.

Технология CIDR вводит понятие обобщенного сетевого префикса. Маршру­тизаторы используют этот сетевой префикс для определения границ в IP-адресе между номером сети и номером устройства, вместо традиционной проверки пер­вых трех бит адреса для выяснения класса адреса. Благодаря этому технология CIDR способна поддерживать сети произвольного размера.

В технологии CIDR любая маршрутная информация рассылается маршрути­заторами с указанием сетевого префикса. Длина сетевого префикса в битах слу­жит для определения числа старших бит, которые соответствуют номеру сети в записи таблицы маршрутизации.

Например, пусть в таблице маршрутизации есть адрес с номером сети, зани­мающим 20 бит, и номером устройства, занимающем 12 бит. Этот адрес отвечает сетевому префиксу длиной 20 бит, что можно записать как /20. При этом IP-адрес подсети с префиксом /20 может быть адресом любого класса (А, В или С). Маршрутизаторы, которые поддерживают технологию CIDR, не определяют класс адреса, вместо этого они полагаются на информацию о сетевом префиксе, при­шедшую с маршрутом.

Сетевой префикс можно рассматривать как непрерывный битовый блок в адрес­ном пространстве протокола IP. Сетевой префикс /20 оставляет то же самое количес­тво бит для задания адресов устройств, что и в адресах с разделением на классы, а именно 12 бит, что позволяет поддерживать до 4094 (212-2) адресов устройств. В табл. 9.8 показаны примеры использования обобщенного сетевого префикса /20.

 

Таблица 9.8. Адреса с префиксом /20

Класс Адрес Адрес в двоичном виде
А   10.23.64.0/20   00001010.00010111.01000000.00000000  
В   130.5.0.0/20   10000010.00000101.00000000.00000000  
С   200.7.128.0/20   11001000.00000111.10000000.00000000  

 

Так как многие устройства при обработке адресов учитывают принадлеж­ность к определенному классу, то при их настройке необходимо задавать маску подсети. И если администратор вместо маски подсети укажет сетевой префикс, устройство не будет его воспринимать.

Покажем это на примере. В сети с адресом 200.25.16.0 и сетевым префиксом /20 необходимо задействовать 4094 устройства. Если устройства сети не поддер­живают технологию CIDR, то они будут интерпретировать этот адрес как адрес класса С с маской 255.255.255.0. При этом оставшихся бит в поле номера устройства не хватит для выделения такого количества адресов. Если же устрой­ства поддерживают технологию CIDR, то для данного адреса может быть указан любой обобщенный сетевой префикс.

Технология CIDR позволяет более эффективно использовать адресное прост­ранство IP. Обычно провайдеры Internet выделяют своим клиентам адреса опре­деленных классов, что приводит к некоторой избыточности. При использовании технологии CIDR провайдеры выделяют такие блоки из выделенного им адрес­ного пространства, которые точно отвечают требованиям клиента, оставляя в то же время открытой возможность расширения сети.

Предположим, что провайдеру выделен адрес 206.0.64.0 с сетевым префиксом /18. При таком префиксе для задания адресов устройств остается 14 бит, что позволяет поддерживать до 16384 (214) устройств. Для поддержки такого же количества устройств при использовании классов адресов потребовалось бы вы­делить провайдеру 64 адреса класса С.

Если клиенту требуется 800 адресов устройств, то провайдер может выделить ему адресный блок 206.0.68.0 /22, то есть блок с 1024 (210, 32-22=10) адресами устройств. При этом клиент получает в свое распоряжение 224 дополнительных адреса. В соответствии с классовой адресной схемой клиенту пришлось бы вы­делить либо один адрес класса В, либо четыре адреса класса С. При выделении одного адреса класса В клиент получает 64 000 лишних адресов. При выделении четырех адресов класса С клиент получает достаточное количество адресов, но при этом в его сети увеличивается размер таблиц маршрутизации (добавляются четыре записи вместо одной) — см. табл. 9.9.

Таблица 9.9. Схема выделения адресов с префиксом и традиционная схема

Выделение по схеме с префиксом
Блок адресов провайдера   206.0.64.0/18   11001110.00000000.01000000.00000000  
Блок адресов клиента   206.0.68.0/22   11001110.00000000.01000100.00000000  
Выделение по традиционной схеме
Адрес #0 класса С   206.0.68.0/24   11001110.00000000.01000100.00000000  
Адрес #1 класса С   206.0.69.0/24   11001110.00000000.01000101.00000000  
Адрес #2 класса С   206.0.70.0/24   11001110.00000000.01000110.00000000  
Адрес #3 класса С   206.0.71.0/24   11001110.00000000.01000111.00000000  

 

Предположим теперь, что провайдеру выделен адресный блок 200.25.0.0 /16. Нетрудно подсчитать, что устройствам можно назначить до 65 536 (216) адресов. Из этого блока провайдер хочет выделить адресный блок 200.25.16.0 /20, кото­рый поддерживает до 4096 (212) адресов. При использовании классов провайде­ру потребовалось бы 16 адресов класса С (табл. 9.10).

 

Таблица 9.10. Пример выделения адресного пространства

Сеть#0   200.25.16.0/24   11001000.00011001.00010000.00000000  
Сеть #1   200.25.17.0/24   11001000.00011001.00010001.00000000  
Сеть #2   200.25.18.0/24   11001000.00011001.00010010.00000000  
…  
Сеть #14   200.25.30.0/24   11001000.00011001.00011101.00000000  
Сеть #15   200.25.31.0/24   11001000.00011001.00011111.00000000  

 

Более наглядно различие между схемой с классами и технологией CIDR можно продемонстрировать при помощи круговых диаграмм. В рассмотренном примере адресное пространство можно изобразить в виде круга, разделенного на 16 одинаковых секторов (рис. 9.15). Каждый сектор соответствует одной сети класса С. Изменение в классе адресов приводит к изменению количества секто­ров, но сектора в любом случае имеют одинаковые размеры.

 

 

При использовании технологии CIDR провайдер может делить адресное про­странство на сектора произвольного размера. Предположим, провайдер обслу­живает четыре организации — А, В, С и D. Организации А необходима половина всего адресного пространства провайдера. Организации В достаточно четверти этого пространства, а организациям С и D требуется по одной восьмой адресно­го пространства. Тогда выделение адресного пространства совершается за три шага. На первом шаге адресный блок провайдера 200.25.16.0 /20 делится на две равные части. Каждая из них поддерживает до 2048 (211) адресов устройств (табл. 9.11).

Таблица 9.11. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 1

Блок адресов провайдера   200.25.16.0/20   11001000.00011001.00010000.00000000  
Организация А   200.25.16.0/21   11001000.00011001.00010001.00000000  
Остаток после шага 1   200.25.24.0/21   11001000.00011001.00011010.00000000  

 

Сетевой префикс /21, указанный в табл. 9.11, получается следующим обра­зом. Провайдер имеет 4096 адресов устройств. При делении адресного простран­ства на две равные части организация А получает 2048 адресов. Для этого требуется 11-битовое поле номера устройства. Поэтому сетевой префикс получа­ется равным /21 (32-11).

На втором шаге оставшаяся половина вновь разбивается на две равные части. Каждая из них поддерживает до 1024 (210) адресов устройств. Сетевой префикс равен /22 (32-10) - см. табл. 9.12.

 

 

Таблица 9.12. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 2

Остаток после шага 1   200.25.24.0/21   11001000.00011001.00011000.00000000  
Организация В   200.25.24.0/22   11001000.00011001.00011000.00000000  
Остаток после шага 2   200.25.28.0/22   11001000.00011001.00011100.00000000  

 

На третьем шаге оставшийся резервный блок также разбивается на две рав­ные части (512 (29) адресов устройств, префикс /23 (32-9), табл. 9.13).

Таблица 9.13. Выделение адреса по технологии CIDR: шаг 3

Остаток после шага 2   200.25.28.0/22   11001000.00011001.00011100.00000000  
Организация С   200.25.28.0/23   11001000.00011001.00011100.00000000  
Организация D   200.25.30.0/23   11001000.00011001.00011110.00000000  

 

По завершении шага 3 все адресное пространство исчерпано. Итоговая схема распределения адресов показана на рис. 9.16.

 

Технология CIDR требует соблюдения трех основных условий:

q в служебных сообщениях протокола маршрутизации должна передаваться информация об обобщенном сетевом префиксе;

q технология «наибольшего совпадения» должна поддерживатьсявсемимаршрутизаторами;

q для объединения маршрутов адреса должны присваиваться в соответствии с сетевой топологией.

Технология CIDR позволяет избежать неконтролируемого роста таблиц мар­шрутизации в Internet. Для уменьшения объема маршрутной информации Inter­net поделен на адресные домены. Внутри каждого домена циркулирует только внутренняя маршрутная информация о его сетях. За пределами домена маршру­тизаторы используют только общий префикс сетей домена — одна запись в таб­лице маршрутизации соответствует множеству сетей.

Необходимо учитывать, что объединение маршрутов не происходит автома­тически. Администратор должен настроить каждый маршрутизатор. При этом важно помнить, что технология CIDR является частью нового протокола поли­тики маршрутизации BGP-4. Внедрение CIDR позволит увеличить число сетей, подключенных к Internet, не «раздувая» таблицы маршрутизации.

Технология CIDR и маски подсетей переменной длины позволяют делить адресное пространство на небольшие части подходящего размера. Основное раз­личие между этими технологиями в том, что при использовании маски подсетей переменной длины разбиение (рекурсия) выполняется в адресном пространстве, присвоенном организации. Схема разделения определяется внутри организации. Технология CIDR позволяет делить адресное пространство уже на уровне про­вайдеров.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-07-13; Просмотров: 476; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.038 сек.