Стабилизация обмена маршрутной информацией автономной системой с помощью отражателей маршрутов
|
1. Общие сведения о протоколе BGP 12
1.1 Автономная система 12
1.2 Основные отношения в BGP соседстве 14
1.3 Маршрутная информация 15
1.4 Выделенные роли маршрутизаторов 18
1.4.1 Сервер маршрутизации (RS) 18
1.4.2 Отражатель маршрутов (RR) 19
1.5 Типы BGP соседств 21
2. Г енерирование маршрутной информации 23
2.1 Обзор программных и аппаратных средств 23
2.1.1 Г рафический симулятор сети - GNS3 23
2.1.2 Софтварное решение маршрутизации - Quagga 24
2.2 Разработка метода генерирования маршрутной информации 25
3. Построение тестовой площадки 28
3.1 Схема тестовой сети без применения отражателей маршрутов 28
3.1.1 Автономная система 65001 29
3.1.2 Автономная система 65002 31
3.1.3 Автономная система 65000 33
3.2 Схема тестовой сети с применением отражателя маршрутов 35
4. Постановка экспериментов на тестовой сети 38
4.1 Проведение испытаний на тестовой сети без отражателя маршрутов 39
4.2 Проведение испытаний на тестовой сети с отражателем маршрутов 41
4.3 Анализ результатов опытов 44
5. Анализ применения RR на промышленной СПД 46
5.1 Влияние RR на загрузку CPU 46
5.2 Влияние RR на использование оперативной памяти 47
5.3 Влияние RR на деградацию трафика 48
Заключение 50
Список использованных источников 52
Приложение А - исходный код программы «RouteParser» 53
1.1 Автономная система 12
1.2 Основные отношения в BGP соседстве 14
1.3 Маршрутная информация 15
1.4 Выделенные роли маршрутизаторов 18
1.4.1 Сервер маршрутизации (RS) 18
1.4.2 Отражатель маршрутов (RR) 19
1.5 Типы BGP соседств 21
2. Г енерирование маршрутной информации 23
2.1 Обзор программных и аппаратных средств 23
2.1.1 Г рафический симулятор сети - GNS3 23
2.1.2 Софтварное решение маршрутизации - Quagga 24
2.2 Разработка метода генерирования маршрутной информации 25
3. Построение тестовой площадки 28
3.1 Схема тестовой сети без применения отражателей маршрутов 28
3.1.1 Автономная система 65001 29
3.1.2 Автономная система 65002 31
3.1.3 Автономная система 65000 33
3.2 Схема тестовой сети с применением отражателя маршрутов 35
4. Постановка экспериментов на тестовой сети 38
4.1 Проведение испытаний на тестовой сети без отражателя маршрутов 39
4.2 Проведение испытаний на тестовой сети с отражателем маршрутов 41
4.3 Анализ результатов опытов 44
5. Анализ применения RR на промышленной СПД 46
5.1 Влияние RR на загрузку CPU 46
5.2 Влияние RR на использование оперативной памяти 47
5.3 Влияние RR на деградацию трафика 48
Заключение 50
Список использованных источников 52
Приложение А - исходный код программы «RouteParser» 53
РЕФЕРАТ
В состав ВКР входят:
• пояснительная записка 56 с., 19 рисунков, 14 таблиц, 5 источников, 1 приложение.
BGP, ROUTE REFLECTOR, ROUTE SERVER, МАРШУРУТИЗАЦИЯ, СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ, ИНТЕРНЕТ, АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА, ПРОТОКОЛЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ
Актуальность темы исследования
Объем таблицы маршрутизации IPv4 сети Интернет представляет собой огромный набор маршрутной информации. Каждому граничному маршрутизатору любой автономной системы необходимо работать с ним, а так же передавать необходимую информацию внутрь автономной системы. От наличия актуальных данных зависит, сможет ли конечный пользователь получить необходимые ему данные во «Всемирной паутине».
В статическом состоянии маршрутизатора, когда не происходит никаких обновлений и изменений в сети функционирование устройства стабильно как и путь трафика пользователей. Но существует ряд факторов, которые могут повлиять на стабильно работы пограничного маршрутизатора:
• Нестабильность физических каналов данных.
При обрыве линии связи или неисправности коммутирующего оборудования одной из сторон происходит сброс BGP сессии и соответственно потеря маршрутной информации.
• Неисправность маршрутизатора с одной из сторон. При сбое в работе программного обеспечения устройства маршрутная информация может быть искажена или вовсе потеряна.
• Большие изменения маршрутной информации.
Изменения политик маршрутизации любой из автономной системы в Интернете может приводить к необходимости ее переработки.
Все эти и другие факторы ставят актуальную проблему по стабилизации работы пограничных маршрутизаторов автономной системы.
Гипотеза исследования состоит в том, что возможно найти такое сочетание конфигурации программных настроек оборудования, при которых недоступность маршрутной информации сведется к минимуму.
Естественным является то, что каждое устройство ограничено своими аппаратными средствами. Так для высоконагруженных сетей применяются новейшие образцы сетевого оборудования, которые могут хранить и обрабатывать огромные количества информации. Напротив, для небольших компаний и провайдеров нет необходимости в дорогостоящих высокопроизводительных устройствах.
В работе не рассматривается выбор оптимальной аппаратной конфигурации оборудования.
Цель исследования
Поиск и документирования рекомендаций и политик настройки сетевого оборудования и составления логических схем сетей для оптимальной маршрутизации внутри автономной системы.
Задачи исследования
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
- Разработать метод генерации маршрутной информации, аналогичной информации сети Интернет;
- Подготовить тестовый сегмент сети для проведения исследований и постановки опытов;
- Разработать метод тестирования различных конфигураций устройств;
- Оценить результаты опытов в различных конфигурациях и найти самый оптимальный.
Объект исследования
Протокол маршрутизации ВОР и его механизмы стабилизации маршрутной информации.
Предмет исследования
Тестовая виртуальная сети передачи данных, построенная в программном эмуляторе сетевого оборудования GNS3.
Методы исследования
Методы исследования выбраны с учетом специфики предмета и объекта исследования, соответствовали его задачам:
- Настройка сетевых устройств с разными параметрами;
- Изменение логической схемы сети;
- Тестирование качества маршрутизации путем оценки данных, предоставляемых после работы протокола ICMP.
Теоретическая основа исследования является приобретённая теоретическая база, в основе которой лежат сетевые курсы компании Cisco: CCNA, CCNP R&S[2]. Данные курсы являются отличной подготовкой для сетевого специалиста, дают качественные теоретические сведения о функционировании сетей передачи данных, раскрывают способы настройки оборудования и различные его виды. На основе теоретической базы знаний построена система навыков администрирования сетей передачи данных.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования
Работа открывает направление исследований в области сетевых технологий, а именно в области маршрутизации. Область является новой и активно развивается, данная работа дает направление, следуя которому можно приобрести важные теоретические знания и реализовать их на практике.
В настоящее время существует очень много различных компаний: больших коммерческих фирм, провайдеров Интернет, которым необходимо осуществлять свое взаимодействие с сетью Интернет. Для этого необходимо наличие грамотных специалистов, знающих теорию и обладающих практическими навыками внедрения протокола BGP. Зачастую компаниями применяется подход «Найди и сделай», который основан на поиске кусков типовых конфигураций оборудования и внедрения их на своей сети. Такие методы не приносят положительного результата, а лишь увеличивают количество часов простоя СПД.
Практическая значимость исследования
Применение результатов исследования на практике - реальной рабочей СПД даст большое преимущество персоналу, эксплуатирующему эту сеть и пользователям, получающим сервисы.
База исследования
Исследование проведено на базе среды виртуализации GNS3 и программного продукта Quagga.
Апробация результатов исследования и публикации.
Апробация проведена на тестовой сети, так же представлена публикация на тему метода генерирования таблицы маршрутизации.
Интернет — всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть. Сеть Интернет построена на базе стека протоколов TCP/IP. Стек протоколов TCP/IP, а именно протокол IP обуславливает использование в данной сети технологии пакетной коммутации, а точнее маршрутизации.
Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи. Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).
Основным и единственным на данный момент протоколом маршрутизации сети Интернет является протокол BGP. Ранее, на момент зарождения всемирной паутины существовал еще EGP, но он был вытеснен со временем из-за своей неприменимости к быстроразвивающейся сети.
BGP (англ. Border Gateway Protocol, протокол граничного шлюза) — предназначен для обмена информацией о достижимости подсетей между автономными системами (АС), то есть группами маршрутизаторов под единым техническим управлением, использующими протокол внутридоменной маршрутизации для определения маршрутов внутри себя и протокол междоменной маршрутизации для определения маршрутов доставки пакетов в другие АС. Передаваемая информация включает в себя список АС, к которым имеется доступ через данную систему. Выбор наилучших маршрутов осуществляет исходя из правил, принятых в сети.
Актуальной проблемой сети Интернет является обработка большой по размерам таблицы маршрутизации. Сейчас ее размер составляет порядка 500 000 маршрутов, это так называемый «Full View» сети Интернет. Такой объем информации возник из-за дробления адресного пространства IPv4 на мелкие блоки и распространения их по разным континентам мира. Большой объем таблицы ведет к замедлению процессов маршрутизации на каждом узле в сети, что негативно сказывается на времени прохождения информации в сети в целом.
Научно-исследовательская работа посвящена изучению проблемы обработки таблицы маршрутизации сети Интернет и разработке метода генерирования статичной таблицы маршрутизации, аналогичной таблице маршрутизации сети Интернет. Полученный метод генерирования положен в основу метода оценки работы сети с применением различных механизмов протокола BGP для ускорения работы сетевых устройств и стабилизации маршрутной информации.
В работе рассмотрены несколько метод улучшения устойчивости маршрутной информации, наибольший акцент сделан на применение отражателей маршрутов - Route Reflector[1].
Отражатель маршрутов - это выделенный маршрутизатор протокола BGP, который осуществляет особые манипуляции с маршрутной информацией от других BGP соседей. Основная логика работы такого маршрутизатора строится на поддержании большого количества сессий и выборе лучшего маршрута из всех представленных.
В состав ВКР входят:
• пояснительная записка 56 с., 19 рисунков, 14 таблиц, 5 источников, 1 приложение.
BGP, ROUTE REFLECTOR, ROUTE SERVER, МАРШУРУТИЗАЦИЯ, СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ, ИНТЕРНЕТ, АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА, ПРОТОКОЛЫ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ
Актуальность темы исследования
Объем таблицы маршрутизации IPv4 сети Интернет представляет собой огромный набор маршрутной информации. Каждому граничному маршрутизатору любой автономной системы необходимо работать с ним, а так же передавать необходимую информацию внутрь автономной системы. От наличия актуальных данных зависит, сможет ли конечный пользователь получить необходимые ему данные во «Всемирной паутине».
В статическом состоянии маршрутизатора, когда не происходит никаких обновлений и изменений в сети функционирование устройства стабильно как и путь трафика пользователей. Но существует ряд факторов, которые могут повлиять на стабильно работы пограничного маршрутизатора:
• Нестабильность физических каналов данных.
При обрыве линии связи или неисправности коммутирующего оборудования одной из сторон происходит сброс BGP сессии и соответственно потеря маршрутной информации.
• Неисправность маршрутизатора с одной из сторон. При сбое в работе программного обеспечения устройства маршрутная информация может быть искажена или вовсе потеряна.
• Большие изменения маршрутной информации.
Изменения политик маршрутизации любой из автономной системы в Интернете может приводить к необходимости ее переработки.
Все эти и другие факторы ставят актуальную проблему по стабилизации работы пограничных маршрутизаторов автономной системы.
Гипотеза исследования состоит в том, что возможно найти такое сочетание конфигурации программных настроек оборудования, при которых недоступность маршрутной информации сведется к минимуму.
Естественным является то, что каждое устройство ограничено своими аппаратными средствами. Так для высоконагруженных сетей применяются новейшие образцы сетевого оборудования, которые могут хранить и обрабатывать огромные количества информации. Напротив, для небольших компаний и провайдеров нет необходимости в дорогостоящих высокопроизводительных устройствах.
В работе не рассматривается выбор оптимальной аппаратной конфигурации оборудования.
Цель исследования
Поиск и документирования рекомендаций и политик настройки сетевого оборудования и составления логических схем сетей для оптимальной маршрутизации внутри автономной системы.
Задачи исследования
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
- Разработать метод генерации маршрутной информации, аналогичной информации сети Интернет;
- Подготовить тестовый сегмент сети для проведения исследований и постановки опытов;
- Разработать метод тестирования различных конфигураций устройств;
- Оценить результаты опытов в различных конфигурациях и найти самый оптимальный.
Объект исследования
Протокол маршрутизации ВОР и его механизмы стабилизации маршрутной информации.
Предмет исследования
Тестовая виртуальная сети передачи данных, построенная в программном эмуляторе сетевого оборудования GNS3.
Методы исследования
Методы исследования выбраны с учетом специфики предмета и объекта исследования, соответствовали его задачам:
- Настройка сетевых устройств с разными параметрами;
- Изменение логической схемы сети;
- Тестирование качества маршрутизации путем оценки данных, предоставляемых после работы протокола ICMP.
Теоретическая основа исследования является приобретённая теоретическая база, в основе которой лежат сетевые курсы компании Cisco: CCNA, CCNP R&S[2]. Данные курсы являются отличной подготовкой для сетевого специалиста, дают качественные теоретические сведения о функционировании сетей передачи данных, раскрывают способы настройки оборудования и различные его виды. На основе теоретической базы знаний построена система навыков администрирования сетей передачи данных.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования
Работа открывает направление исследований в области сетевых технологий, а именно в области маршрутизации. Область является новой и активно развивается, данная работа дает направление, следуя которому можно приобрести важные теоретические знания и реализовать их на практике.
В настоящее время существует очень много различных компаний: больших коммерческих фирм, провайдеров Интернет, которым необходимо осуществлять свое взаимодействие с сетью Интернет. Для этого необходимо наличие грамотных специалистов, знающих теорию и обладающих практическими навыками внедрения протокола BGP. Зачастую компаниями применяется подход «Найди и сделай», который основан на поиске кусков типовых конфигураций оборудования и внедрения их на своей сети. Такие методы не приносят положительного результата, а лишь увеличивают количество часов простоя СПД.
Практическая значимость исследования
Применение результатов исследования на практике - реальной рабочей СПД даст большое преимущество персоналу, эксплуатирующему эту сеть и пользователям, получающим сервисы.
База исследования
Исследование проведено на базе среды виртуализации GNS3 и программного продукта Quagga.
Апробация результатов исследования и публикации.
Апробация проведена на тестовой сети, так же представлена публикация на тему метода генерирования таблицы маршрутизации.
Интернет — всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть, а также просто Сеть. Сеть Интернет построена на базе стека протоколов TCP/IP. Стек протоколов TCP/IP, а именно протокол IP обуславливает использование в данной сети технологии пакетной коммутации, а точнее маршрутизации.
Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи. Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).
Основным и единственным на данный момент протоколом маршрутизации сети Интернет является протокол BGP. Ранее, на момент зарождения всемирной паутины существовал еще EGP, но он был вытеснен со временем из-за своей неприменимости к быстроразвивающейся сети.
BGP (англ. Border Gateway Protocol, протокол граничного шлюза) — предназначен для обмена информацией о достижимости подсетей между автономными системами (АС), то есть группами маршрутизаторов под единым техническим управлением, использующими протокол внутридоменной маршрутизации для определения маршрутов внутри себя и протокол междоменной маршрутизации для определения маршрутов доставки пакетов в другие АС. Передаваемая информация включает в себя список АС, к которым имеется доступ через данную систему. Выбор наилучших маршрутов осуществляет исходя из правил, принятых в сети.
Актуальной проблемой сети Интернет является обработка большой по размерам таблицы маршрутизации. Сейчас ее размер составляет порядка 500 000 маршрутов, это так называемый «Full View» сети Интернет. Такой объем информации возник из-за дробления адресного пространства IPv4 на мелкие блоки и распространения их по разным континентам мира. Большой объем таблицы ведет к замедлению процессов маршрутизации на каждом узле в сети, что негативно сказывается на времени прохождения информации в сети в целом.
Научно-исследовательская работа посвящена изучению проблемы обработки таблицы маршрутизации сети Интернет и разработке метода генерирования статичной таблицы маршрутизации, аналогичной таблице маршрутизации сети Интернет. Полученный метод генерирования положен в основу метода оценки работы сети с применением различных механизмов протокола BGP для ускорения работы сетевых устройств и стабилизации маршрутной информации.
В работе рассмотрены несколько метод улучшения устойчивости маршрутной информации, наибольший акцент сделан на применение отражателей маршрутов - Route Reflector[1].
Отражатель маршрутов - это выделенный маршрутизатор протокола BGP, который осуществляет особые манипуляции с маршрутной информацией от других BGP соседей. Основная логика работы такого маршрутизатора строится на поддержании большого количества сессий и выборе лучшего маршрута из всех представленных.
Проведенная работа
В ходе научно-исследовательской работы были рассмотрены принципы маршрутизации и основные понятия протокола BGP. Рассмотрены параметры важнейшие параметры маршрутной информации, проведен анализ необходимой для опытов информации. Изобретен метод генерирования аналога таблицы маршрутизации на основе модификации реальной таблицы. Модификация производится разработанным ПО - “Route Parser”, которое позволяет по входному набору данных - выводу команды “show ip bgp” составить необходимые конфигурационные файлы для маршрутизаторов компании “Cisco” и программных маршрутизаторов Quagga.
Построены две тестовые площадки для тестирования и поиска метода стабилизации маршрутной информации автономной системы. Каждая тестовая площадка включает в себя три автономные системы, так же в каждой установлены два выделенных маршрутизатора: RS и RR. Исследован результат внедрения в автономную систему RR и показано, что RR увеличивает стабильность системы маршрутизации трафика внутри АС.
В качестве практической реализации рассмотрено внедрение RR на СПД городского провайдера сети Интернет. Все результаты являются реальными статистическими данными, снятыми с действующего оборудования. Из показателей видна практическая польза отражателя маршрутов: понижение загрузки CPU, уменьшение затрачиваемой оперативной памяти и стабилизация трафика.
Перспективы дальнейшей работы
Изобретенный метод генерирования аналога таблицы маршрутизации сети Интернет может стать основой других больших исследований в области сетевых технологии, а именно в области маршрутизации. Возможно применение метода генерирования в лабораторных топологиях и на реальной СПД. Внедрение такого генератора маршрутов на СПД может послужить в качестве нагрузочного теста для оборудования.
Доказанная польза выделенного маршрутизатора - ЯК позволяет применять такое устройство повсеместно. В дальнейшем возможно провести исследование ЯК на сетях большого размера, где выстраивается иерархия отражателей маршрутов и возможно распределить роли региональных и агрегирующих ЯК.
В ходе научно-исследовательской работы были рассмотрены принципы маршрутизации и основные понятия протокола BGP. Рассмотрены параметры важнейшие параметры маршрутной информации, проведен анализ необходимой для опытов информации. Изобретен метод генерирования аналога таблицы маршрутизации на основе модификации реальной таблицы. Модификация производится разработанным ПО - “Route Parser”, которое позволяет по входному набору данных - выводу команды “show ip bgp” составить необходимые конфигурационные файлы для маршрутизаторов компании “Cisco” и программных маршрутизаторов Quagga.
Построены две тестовые площадки для тестирования и поиска метода стабилизации маршрутной информации автономной системы. Каждая тестовая площадка включает в себя три автономные системы, так же в каждой установлены два выделенных маршрутизатора: RS и RR. Исследован результат внедрения в автономную систему RR и показано, что RR увеличивает стабильность системы маршрутизации трафика внутри АС.
В качестве практической реализации рассмотрено внедрение RR на СПД городского провайдера сети Интернет. Все результаты являются реальными статистическими данными, снятыми с действующего оборудования. Из показателей видна практическая польза отражателя маршрутов: понижение загрузки CPU, уменьшение затрачиваемой оперативной памяти и стабилизация трафика.
Перспективы дальнейшей работы
Изобретенный метод генерирования аналога таблицы маршрутизации сети Интернет может стать основой других больших исследований в области сетевых технологии, а именно в области маршрутизации. Возможно применение метода генерирования в лабораторных топологиях и на реальной СПД. Внедрение такого генератора маршрутов на СПД может послужить в качестве нагрузочного теста для оборудования.
Доказанная польза выделенного маршрутизатора - ЯК позволяет применять такое устройство повсеместно. В дальнейшем возможно провести исследование ЯК на сетях большого размера, где выстраивается иерархия отражателей маршрутов и возможно распределить роли региональных и агрегирующих ЯК.
содержание магистерской диссертации – Стабилизация обмена маршрутной информацией автономной системой с
помощью отражателей маршрутов
выдержки из магистерской диссертации – Стабилизация обмена маршрутной информацией автономной системой с
помощью отражателей маршрутов