OSPF

Open Shortest Path First (OSPF) — это протокол маршрутизации на основе состояния канала, который выбирает оптимальные пути для передачи данных между маршрутизаторами в IP-сетях. Этот протокол работает на сетевом уровне модели OSI и является одним из наиболее надежных и точных решений для динамической маршрутизации благодаря алгоритму Dijkstra, который позволяет находить кратчайшие пути в сети.

OSPF организует сеть с помощью иерархической структуры, разделяя её на области (areas), где центральной частью сети является зона ядра или Area 0. В OSPF все маршруты из других областей должны проходить через Area 0, что предотвращает петли маршрутов и упрощает управление сетью. Каждая область функционирует независимо и передает агрегированные данные в зону ядра, что сокращает объем передаваемой информации и повышает масштабируемость сети.

Когда маршрутизаторы OSPF устанавливают соединение, они обмениваются LSA (Link State Advertisements) — сообщениями, которые содержат сведения о состоянии соединений и сетевых интерфейсов. Эти LSA передаются всем маршрутизаторам в пределах области, что позволяет каждому устройству строить одинаковую карту сети и рассчитывать маршруты на основе актуальной информации. Эти пакеты передаются с использованием протокола IP и имеют специальный тип — тип 89 (OSPF) в поле заголовка.

OSPF поддерживает несколько типов LSA для разных целей:

Тип 1 (Router LSA) — предоставляет информацию о маршрутизаторе и его интерфейсах в пределах области.
Тип 2 (Network LSA) — описывает многоточечные соединения, объединяющие несколько маршрутизаторов в одну сеть, такие как Ethernet.
Тип 3 и Тип 4 (Summary LSA) — обобщают маршруты для передачи между областями.
Тип 5 (AS External LSA) — включает маршруты за пределами автономной системы, которые часто используются для подключения к другим протоколам, например, BGP.

С учетом этих типов, маршрутизаторы OSPF поддерживают точность информации о сети, а благодаря системе таймеров, они регулярно обновляют свои данные. Каждый маршрутизатор имеет таймеры для hello-пакетов и мертвых таймеров, которые помогают определить, активно ли соединение с соседним маршрутизатором. Hello-пакеты отправляются каждые 10 секунд (по умолчанию для Ethernet), а если сосед не отвечает в течение 40 секунд, маршрут считается неактивным, и происходит перерасчет маршрута.

OSPF также поддерживает различные метрики для определения стоимости маршрутов. Метрика рассчитывается на основе полосы пропускания соединений (интерфейсов), что позволяет задавать приоритет маршрутам с большей пропускной способностью. Например, интерфейс с полосой 100 Мбит/с получит стоимость 10, в то время как 10 Мбит/с интерфейс — 100, а маршрутизаторы будут стараться выбрать маршрут с наименьшей общей стоимостью.

Протокол OSPF позволяет также обеспечить избыточность и отказоустойчивость за счет использования методов Multi-Area OSPF и High Availability (HA). Это помогает быстро восстановить маршруты, если происходит сбой на одном из участков сети. Кроме того, OSPF может работать в связке с другими протоколами маршрутизации, что делает его гибким и надежным решением для построения крупных и сложных сетей.

BGP

Border Gateway Protocol (BGP) — это протокол маршрутизации, разработанный для управления трафиком между автономными системами (AS) в глобальной сети интернет. BGP относится к категории протоколов маршрутизации по вектору пути и определяет маршруты на основе информации о пути, полученной от других маршрутизаторов. Это делает его подходящим для маршрутизации на больших расстояниях, где требуется гибкость и надежность при выборе оптимальных маршрутов.

Основной механизм работы BGP заключается в том, что он обменивается маршрутами между автономными системами, каждая из которых представлена одним или несколькими маршрутизаторами BGP. Эти маршрутизаторы обмениваются информацией о доступных маршрутах через так называемые объявления маршрутов (prefix announcements), которые включают IP-префиксы и AS-пути, т.е. список всех автономных систем, через которые проходят данные.

Уникальной особенностью BGP является использование атрибутов маршрутов, которые позволяют сетевым администраторам контролировать и настраивать маршруты. Некоторые ключевые атрибуты включают:

AS-Path — список автономных систем, через которые проходит маршрут, что позволяет избегать маршрутов с петлями и выбирать более короткие пути.
Next-Hop — IP-адрес следующего маршрутизатора, к которому нужно направить данные для достижения назначения.
Local Preference — атрибут, который используется для указания предпочтения конкретного маршрута для внутренней сети; чем выше значение, тем выше приоритет.
Multi-Exit Discriminator (MED) — атрибут, позволяющий указать предпочтительный вход в автономную систему для соседних AS.

BGP имеет два основных режима работы: eBGP (External BGP), используемый для связи между разными автономными системами, и iBGP (Internal BGP), который работает внутри одной автономной системы. В eBGP маршрутизаторы могут быть физически подключены, и их соседство может быть настроено вручную, тогда как iBGP маршрутизаторы связаны в пределах одной AS и передают полную информацию о внешних маршрутах по всей сети, чтобы обеспечить единообразное распределение данных.

Для поддержания актуальности маршрутов BGP использует систему проверки живучести соединений, при которой маршрутизаторы отправляют друг другу keepalive-сообщения, чтобы удостовериться, что соединение активно. Если соединение прерывается, маршрутизаторы обрабатывают изменение и сообщают соседям, что маршрут больше недоступен, что предотвращает потерю данных и улучшает устойчивость сети.

Кроме того, BGP поддерживает маршрутизацию на основе политики, что позволяет операторам настраивать и оптимизировать маршруты по собственным требованиям. Это полезно в ситуациях, когда нужно избежать использования определённых сетей или управлять направлением трафика для оптимального использования ресурсов. Например, один маршрут может быть предпочтительным для трафика с высоким приоритетом, в то время как другой, менее дорогой маршрут используется для менее критичных данных.

Важно отметить, что BGP не выполняет регулярные обновления всех маршрутов, как это делают другие протоколы маршрутизации. Вместо этого, обновления BGP происходят только при изменении состояния маршрута, что снижает нагрузку на сеть. В сочетании с возможностью поддерживать огромные таблицы маршрутов, это делает BGP идеальным для крупных, сложных сетей, таких как интернет, где стабильность и точность передачи данных имеют первостепенное значение.

RIP

Routing Information Protocol (RIP) — это один из первых протоколов маршрутизации, предназначенный для обмена маршрутной информацией в локальных и средних по размеру сетях. RIP работает на основе вектора расстояния, что означает, что маршрутизаторы выбирают маршруты на основании количества хопов (промежуточных устройств) до конечного узла. Этот протокол использует простой алгоритм, который делает его легким для настройки, но ограничивает эффективность в более крупных сетях.

Принцип работы RIP заключается в периодической отправке таблиц маршрутизации всем соседним маршрутизаторам. Каждые 30 секунд маршрутизаторы обмениваются информацией о сетях, до которых они могут добраться, и обновляют свои таблицы маршрутов на основе полученных данных. Каждый маршрут сопровождается метрикой в виде количества хопов, где каждый переход увеличивает метрику на 1. RIP имеет максимальное ограничение на 15 хопов, и маршруты с метрикой выше 15 считаются недоступными. Это ограничение помогает предотвратить петли, но также делает RIP менее подходящим для больших сетей.

RIP поддерживает механизм split horizon для предотвращения так называемых «петель маршрутизации». Split horizon запрещает маршрутизатору сообщать о маршруте обратно через интерфейс, от которого он его узнал. Это уменьшает риск распространения ошибочных маршрутов и помогает сети быстрее восстанавливаться после изменений.

Для обеспечения дополнительной устойчивости RIP также применяет методы таймеров и проверки маршрутов. Если маршрут становится неактивным, маршрутизатор будет пытаться удалить его из таблицы после истечения таймера «dead timer», что предотвращает маршрутизацию по устаревшим или некорректным маршрутам. RIP также использует таймеры оповещений, которые информируют соседей об изменениях в сети, чтобы другие маршрутизаторы могли оперативно адаптироваться к новым маршрутам или сбоям.

RIP существует в двух версиях: RIP версии 1 и RIP версии 2. Первая версия не поддерживает подсети и транслирует маршруты без маски сети, что ограничивает ее функциональность. RIP версии 2 добавляет поддержку масок подсетей и возможность аутентификации, что делает его более подходящим для современных сетей. Несмотря на улучшения, RIP версии 2 по-прежнему ограничен в крупных сетях из-за своей простой модели вектора расстояния.

Хотя RIP в значительной степени уступил более новым протоколам маршрутизации, таким как OSPF и EIGRP, его простота и минимальные требования к настройке делают его удобным для небольших локальных сетей, где сложные алгоритмы маршрутизации не требуются. В таких сетях RIP обеспечивает стабильную работу и выполняет все базовые задачи по обмену маршрутами, минимально нагружая сетевые устройства.