ROUTING PROTOCOLS

        routers ในอินเตอร์เน็ต จะมีหน้าที่รับส่งผ่านชุดการเชื่อมต่อระหว่างกันของ network

        router แต่ละ router จะกำหนดการตัดสินใจหาเส้นทางบนฐานความรู้เกี่ยวกับtopology และเงื่อนไขของเครือข่าย

       ในเครือข่ายอย่างง่ายๆการกำหนดแบบแผนเป็นไปได้ ส่วนในเครือข่ายที่ซับซ้อนมากขึ้นความไม่หยุดนิ่งของความร่วมมือระหว่างเส้นทางนั้นจำเป็น โดยเฉพาะrouter ต้องหลีกเลี่ยงส่วนของ networkที่ผิดพลาด และส่วนที่คับคั่ง

       การกำหนดการตัดสินใจ dynamic routing routers จะทำการเปลี่ยนแปลงเส้นทางของ information โดยใช้กติกาการกำหนดเส้นทางพิเศษ(special routing protocol) เพื่อจุดประสงค์นั้นๆ information จำเป็นต่อสถานะของ ระบบเครือข่าย คำจำกัดความของ network สามารถอธิบายโดยเส้นทางและลักษณะความล่าช้าของเส้นทางต่างๆ

เมื่อพิจารณาถึงหน้าที่ของการกำหนดเส้นทาง (routing function) สามารถจำแนกเป็น 2 ส่วน

  1. Routing information : information เกี่ยวกับ topology และการล่าช้าของ internet
  2. Routing algorithm : ขั้นตอนที่เคยสร้างเส้นทางการตัดสินใจเพื่อ datagram โดยเฉพาะและวางรากฐานการกำหนดเส้นทางโดยทั่วไปของ information

        ระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตประกอบด้วยระบบเครือข่ายอัตโนมัติ (AS : autonomous systems) จำนวนมาก แต่ละองค์กรจะบริหารเครือข่าย AS ด้วยนโยบายของตนเอง และใช้อัลกอริทึมในการค้นหาเส้นทางข้อมูลภายในที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าระบบเครือข่ายภายในบริษัท 3 แห่ง(X, Y, Z) ทำการเชื่อมต่อระบบอินเทอร์เน็ต ระบบทั้ง 3 นี้จะถูกมองว่าเป็นระบบเครือข่ายอัตโนมัติซึ่งอาจใช้อัลกอลิทึมในการหาเส้นทางเดินข้อมูลภายในระบบที่แตกต่างกันได้

AUTONOMOUS SYSTEMS (AS)

    1. AS ประกอบด้วย กลุ่มของ router ที่คอยแลกเปลี่ยน information โดนผ่านข้อกำหนดของเส้นทางร่วมกัน (routing protocol )
    2. AS เป็นชุดของ router และเครือข่ายที่ถูกจัดการโดยองค์กรเพียงองค์กรเดียว
    3. ยกเว้นบางครั้งที่เกิดความผิดพลาด AS จะถูกเชื่อมโยง นั่นคือ มีทางระหว่างจุดสองจุด

       ดังนั้นคณะทำงานของอินเทอร์เน็ตจึงได้กำหนดมาตรฐานของการหาเส้นทางเดินข้อมูลภายในของระบบเครือข่ายอัตโนมัติ(AS) เรียกว่า “ โพรโตคอลสำหรับเกตเวย์ในระบบเครือข่าย(interior gateway protocol)” และการหาเส้นทางเดินข้อมูลระหว่างระบบเครือข่ายอัตโนมัติ เรียกว่า “โพรโตคอลสำหรับเกตเวย์นอกระบบเครือข่าย(exterior gateway protocol)”

Interior Gateway Protocols

       มีการผ่าน routing information ระหว่าง router ที่อยู่ภายในระบบเครือข่ายอัตโนมัติ(AS) ข้อกำหนด (protocol) ที่ใช้ภายในระบบเครือข่ายอัตโนมัติ (AS) ไม่จำเป็นต้องมีผลต่อภายนอกระบบการเปลี่ยนแปลงได้นี้เพื่อให้ interior gateway protocol เพิ่ม-ลด เพื่อจำเพาะงาน(application) และความต้องการ มันอาจเกิดขึ้นได้ แม้ว่า internet จะสร้างระบบเครือข่ายอัตโนมัติ(AS) มากกว่า 1 AS ยกตัวอย่างเช่น ระบบ LANS ทั้งหมดที่เห็น เช่น สำนักงานที่ซับซ้อนหรือมหาวิทยาลัย สามารถเชื่อมต่อโดย router ที่ form รูปแบบของระบบเครือข่ายอัตโนมัติ(AS) ระบบนี้อาจจะเชื่อม WAN หรือ AS อื่นๆ สภาพเช่นนี้สามารถอธิบายได้จากภาพที่1 ในกรณีนี้ขั้นตอนการกำหนดเส้นทาง(routing algorithm)และตารางข้อกำหนด(routing table) ถูกใช้โดย routers ที่อยู่ใน AS ที่แตกต่างกันแล้ว routing algorithm และ routing table ก็แตกต่างกัน router ใน AS หนึ่งๆต้องการ information ที่มีระดับเล็กที่สุดที่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายนอกระบบที่จะส่งไปถึง

interior gatway protocol นั้นสนับสนุน

Exterior Gateway Protocols

        มีการเสนอ protocol ที่ใช้ส่ง routing information ระหว่าง routers ใน AS ที่ต่างกันซึ่งก็คือ Exterior Gateway Protocols

        Exterior protocol ถูกใช้ในการแลกเปลี่ยน routing information ระหว่างเครือข่ายที่มีการจัดการที่ไม่ปกติ ต้องการ ชุดของข้อมูล 3 อย่าง ก่อนที่ routing จะเกิดขึ้น

Exterior Gateway Protocols นั้นสนับสนุน

      คำจำกัดความของ Interior Gateway Protocols และ Exterior Gateway Protocols มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกับบางส่วน Interior Gateway Protocols ต้องการการสนับสนุน model ที่ค่อนข้างละเอียดของการเชื่อมต่อระหว่าง router ภายใน AS เพื่อคำนวณระยะทางที่เสียค่าใช้จ่ายน้อยตั้งแต่การส่ง router to network ภายใน AS และ Exterior Gateway Protocols เสนอการแลกเปลี่ยน information แบบรวดรัด หมายความว่า Exterior Gateway Protocols เป็นอะไรที่เข้าใจง่ายและใช้ความละเอียดน้อยกว่า Interior Gateway Protocols

ภาพที่1

        คุณเคยพิจารณาถึงการพัฒนาการเชื่อมโยงในระยะไกลๆ ที่ติดต่อระหว่างผู้ใช้,servers และศูนย์รวม Mainframe บางไหม routing protocol เป็นองค์ประกอบที่สำคัญตัวหนึ่งของ Network และคุณควรจะเลือก protocol ที่ดีที่สุดเพื่อสนองความต้องการภายในองค์การของคุณ เพื่อช่วยในการตัดสินใจ

ROUTING CONCEPTS

        อย่างเช่น ระบบ LANS ที่เติบโตภายในองค์กร ซึ่งกลายเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง เพื่อให้มีการเชื่อมโยงกันระหว่างจุดต่างๆ โดยจะลดความยุ่งยากในการแบ่งกันใช้ applications, บริการ internet, การเคลื่อนย้ายแฟ้มข้อมูลและการเข้าถึงฐานข้อมูล

       วิธีการหนึ่งของการจัดเตรียมการเชื่อมต่อ(interconnection)ที่กำหนดขึ้นเพื่อทำหน้าที่เชื่อมต่อแบบ point-to-point เช่น T1 , Plain Old Telephone Service(POTS) หรือ 56 Kbps ระหว่างทุก LAN ที่ต้องการติดต่อกับ LANอื่นๆ ด้วยวิธีการนี้ LAN หนึ่งๆที่ส่งข้อมูลไปยังอีกจุดหนึ่งสามารถรักษาสภาพบนตัวเชื่อมต่อที่ครอบครองอยู่ และปลายทางที่ถูกต้องจะได้รับข้อมูลโดยปราศจากสัญญาณรบกวนของเส้นทางที่กำหนดไว้ ปัญหากับ mash-link topology นี้แม้ว่าคุณต้องการตัวเชื่อมดีๆสักตัว การที่จะสร้างอุปกรณ์เหล่านั้นต้องเสียค่าใช้จ่ายมากสำหรับ network ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น

       ยกตัวอย่าง จำนวนของตัวเชื่อม (links) ที่จำเป็นสำหรับ 1 network จะมีจำนวน N ตัวของLANS คือ N(N-1)/2

      เช่น 4 LANS ต้องการ 6 links ถ้าเป็นเช่นนี้แล้ว 30 LANS จะต้องการใช้ตัวเชื่อม(links) กี่ตัว ?

       จุดมุ่งหมายของการออกแบบของ WAN คือการใช้จำนวน links ให้น้อยที่สุด ขณะที่ต้องการทำตามความต้องการแต่ก็มีข้อจำกัด เช่น การดำเนินการ(performance), เชื่อถือได้แค่ไหน(reliability) และราคา (cost) อย่างไรก็ตามวิธีการเคลื่อนย้าย direct links บางตัวนั้นก็เป็นกลไกในการส่งชุดข้อมูลจากแหล่งกำเนิด (source) ผ่านตัวกลางอื่นๆและถึงปลายทางสุดท้าย ซึ่ง routing protocol ดำเนินการตามการทำงานนี้

       Routing, Bridging และ Switching จะเหมือนกันที่ว่ามันจะส่ง packets ไปใกล้กับปลายทาง

       Bridges และ Switches ทำงานในชั้น data link ของ OSI (Open System Interconnection) ที่สัมพันธ์กับ model และชนิดของเส้นทาง(“route”)ขึ้นกับเลขที่ของ MAC (Medium Access Control) Bridge และ Switches เหมาะสมมากสำหรับแบ่ง network ออกเป็นส่วนๆภายในจุดๆเดียวซึ่งช่วยลดการชนกันของ packet นั้นๆ Router ทำงานในชั้น Network layer ของ OSI และเป็นฐานในการตัดสินใจที่จะส่งไปยังตำแหน่งของที่อยู่( address) ภายในส่วนหัวของ protocol อย่างเช่น IP (Internet Protocol) หรือ IPX(Internetwork Packet Exchange)

       จุดประสงค์ของ routing คือ จัดเตรียมการเชื่อมโยงที่มีประสิทธิภาพให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่าง networks ที่รวมถึงการรักษาความปลอดภัยด้วย

ส่วนประกอบของ routing protocol (Routing Protocol Components)

Routing protocols ปฏิบัติงาน 2 ข้อใหญ่ๆ คือ

       1. ตัดสินใจหาเส้นทางของ routing ที่ดีที่สุดที่ผ่าน network หนึ่งๆ โดยปกติแล้วจะวางรากฐานบนทางเดินที่ packet หนึ่งๆสามารถท่องไปได้ด้วยโดยใช้ค่าใช้จ่ายต่ำสุดและเกิดความล่าช้าน้อยที่สุดอีกทั้งมีความน่าเชื่อถือได้มากที่สุด ซึ่งเส้นทางที่ดีที่สุดคือ มีการรับ- แล้ว-ส่งต่อ(hop) น้อย

       อย่างไรก็ตาม การจราจรที่คับคั่งในพื้นที่หนึ่งก็มีอิทธิพลในการตัดสินใจว่าจะใช้เส้นทางใดจึงจะเหมาะสมที่สุด ทางเลือกของทางเดินที่เหมาะสมก็เหมือนกับการจัดโครงการเดินทางของสายการบินจาก Dayton ไปยัง San Francisco คุณต้องตัดสินใจเลือกทางที่ดีที่สุดโดยเลือกทางใดทางหนึ่งที่มีจำนวนการเปลี่ยนเครื่องบินน้อยลำที่สุด แต่โชคไม่ดีเลยที่ในกรณีนี้คุณจะพบว่าต้องมีการเปลี่ยนเครื่องบินอย่างน้อยที่สุดก็ 1 ครั้งเสมอ ตามปกติใน Chicago หรือ Dallas

       ถ้าคุณคิดว่าการเปลี่ยนเครื่องบินจะทำให้เสียเวลามากไปในการเดินทาง คุณก็สามารถเลือกเส้นทางโดยหลีกเลี่ยงการจราจรที่แออัดได้ Network routing protocol เองก็รวบรวมข้อมูลดังนี้เช่นกันและปรับปรุงตารางการเดินทาง(update routing table) ของแต่ละเส้นทาง ถ้า topology ถูกกำหนดให้มีการเปลี่ยนที่ outage หรือ การใช้ประโยชน์สูงสุดในพื้นที่หนึ่งๆ ดังนั้นตารางการเดินทาง(routing table) ก็จะบำรุงรักษาข้อมูลเกี่ยวกับ topology ใน network

      2. การทำงานของ routing protocol คือ งานตามความเป็นจริงที่ว่ามีการส่งผ่าน packet ไปตาม network ขณะที่ packet มาถึงตัวเราเตอร์ เราเตอร์จะตรวจสอบเลขที่อยู่ปลายทางในส่วนของ header และทำการตัดสินว่าจะส่ง packet ให้ต่อเนื่องไปถึงปลายทางได้อย่างไร การตัดสินใจนี้จะเป็นพื้นฐานบนความพอใจของตารางการเดินทาง (routing table)

      routing protocol ส่วนใหญ่จะช่วยในการติดต่อสื่อสารระหว่าง router กับการทำงานที่แบ่งกันใช้ของแต่ละคน โดยทั่วๆไป router แต่ละตัวจะเรียนรู้ถึงการรวมตัวกันและการตอบสนองต่อเราเตอร์ข้างเคียง(neighbor) ในทันที โดยผ่านทางการออกเสียงและฟังเสียงที่เป็นกิจวัตร ตัวเราเตอร์สามารถใช้ information ที่ได้รับมาจากเราเตอร์ตัวอื่นๆ โดยมีการปรับปรุงตารางการเดินทาง(update routing table) ของตัวมันเอง เราเตอร์แต่ละตัวจะส่ง copy ตารางการเดินทาง(routing table)ของมันไปให้เราเตอร์ข้างเคียง(neighbor) ที่มันติดต่ออยู่ตามกำหนดเวลา พิจารณากระบวนการนี้แล้วเราเตอร์แต่ละตัวใน network จะเรียนรู้และบำรุงรักษาแบบอย่าง(picture)ที่สมบูรณ์ของ networkในแง่ของการติดต่อและคุณภาพของตัวเชื่อม(links)

       ความเหมาะสมสำหรับการทำงานของ routing protocols โดยชุดข้อมูลต้องเข้ากันกับ routable protocol        ตัวอย่างของ routable protocol คือ IP, IPXและ Xerox Network System (XNS) คุณควรพยายามให้ได้มาตรฐานบน routable protocol ตัวเดียวที่ปฏิบัติการได้มากที่สุด เราเตอร์หลายๆตัวจะสามารถใช้ protocols ได้มากมายในเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตามการดำเนินการจะลดขั้นลงมาบ้าง และผู้จัดการ network จะมีเรื่องให้จัดการมากขึ้น

       โพรโตคอลอื่นๆ เช่น NetBUEI ของ IBM เป็นprotocol สำหรับMicrosoft’s Windows สำหรับกลุ่มการทำงานและ Digital Eguipment Corporation’s Link Access Protocol (LAT) ไม่ใช่ routable ปัญหาคือ protocols ที่ไม่ใช่ routable protocols จะไม่ปรากฏการทำงานภายในชั้น Network layer คุณสามารถส่ง NetBEUI และ LAT ข้ามผ่าน WAN ได้แต่คุณต้องสอดมันไว้ภายใน routable protocol อย่างเช่น IP หรือเตรียม bridging ระหว่างเราเตอร์นั้นซะก่อน ปัญหาของ bridging อยู่ที่มันต้องใช้ทรัพยากรที่เป็นไปได้ของเราเตอร์และลดการทำงานทั้งหมดลงมา อุโมงค์ของ IP อาจจะเป็นทางเลือกที่ดีที่สุด แต่มันก็เป็นไปได้ที่จะปรากฏว่ามีความล่าช้าในการส่ง เพราะว่า โพรโตคอลถูกรบกวน ต้องพยายามอีกครั้งเพื่อให้ได้มาซึ่ง routable protocolที่ต้องการ

ROUTING PROTOCOL

Open Shortest Path First (OSPF)

       ในระยะเริ่มแรกนั้น โพรโตคอลสำหรับเกตเวต์ในระบบเครือข่าย ก็คือ โพรโตคอลเลือกเส้นทางแบบตารางระยะทาง (RIP) ที่มีพื้นฐานมาจากอัลกอริทึมของ Bellman-Ford วิธีการนี้สามารถทำงานได้ดีในระบบขนาดเล็ก แต่ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อระบบมีขนาดใหญ่ขึ้น รวมทั้งมีปัญหาที่เรียก “Cout-to-infinity” และปัญหาความล่าช้าในการค้นหาคำตอบ วิธีนี้ถูกทดแทนด้วยโพรโตคอลแสดงสถานะการเชื่อมต่อในราวปี ค.ศ. 1979 ต่อมาในปี ค.ศ. 1988 คณะทำงาน “The Internet Engineering Task Force”ได้ประสบความสำเร็จในการพัฒนาอัลกอลิทึมที่ดีกว่ามาทดแทน เรียกว่า “OSPF (Open Shortest Path First)” และได้กลายเป็นมาตรฐานไปในปีค.ศ. 1990 ผู้ผลิตอุปกรณ์เราเตอร์ได้สร้างอุปกรณ์ของตนให้เป็นไปตามมาตรฐานนี้ และเป็นที่คาดหมายว่าวิธีการ OSPF จะกลายเป็นโพรโตคอลหลักสำหรับการเลือกเส้นทางเดินข้อมูลของเกตเวย์ภายในระบบเครือข่ายในอนาคต

ความสามารถต่างมากมายสำหรับโพรโตคอลแบบใหม่ที่ต้องทำให้ได้

        ประการแรก คือ จะต้องเป็นอัลกอริทึมแบบเปิดที่จะนำเสนอให้สาธารณชนรับรู้ได้ โดยที่จะไม่มี ใครมีกรรมสิทธิในอัลกอลิทึมนั้นเป็นการส่วนตัว

        ประการที่สอง คือ โพรโตคอลแบบใหม่จะต้องรองรับมาตรฐานของมาตรวัดระยะแบบต่างๆได้ เช่น มาตรวัดระยะทางกายภาพ หรือมาตรวัดระยะเวลารอคอย เป็นต้น

        ประการที่สาม คือ อัลกอลิทึมนั้นต้องมีการปรับเปลี่ยนได้ตามสภาวะแวดล้อมที่เกิดขึ้นในขณะทำงาน เช่น การปรับเปลี่ยนตัวเองเมื่อรูปแบบโครงสร้างของระบบเครือข่าย (network topology) เปลี่ยนไป ซึ่งจะต้องเป็นไปโดยอัตโนมัติและอย่างรวดเร็ว

        ประการที่สี่ คือ จะต้องสนับสนุนการหาเส้นทางให้สอดคล้องกับการบริการแต่ละชนิดได้ด้วย เช่น โพรโตคอลแบบใหม่จะสามารถหาเส้นทางสำหรับการสื่อสารแบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นการสื่อสารทางเดียวและใช้เส้นทางอื่นสำหรับบริการแบบอื่นได้ ในปัจจุบัน โพรโตคอล IP จะมีเขตข้อมูลหนึ่งที่ ใช้ในการบอกชนิดของการบริการ เรียกว่า “type of service field” แต่ก็ไม่มีโพรโตคอลเลือกทางเดินฯ แบบใดที่นำข้อมูลนี้ไปใช้เลย

       ประการที่ห้า คือ จะต้องสามารถทำการแบ่งปริมาณงานให้เกิดความสมดุลได้ โดยการแบ่งงานออกไปยังสายสื่อสารหลายๆเส้น โพรโตคอลส่วนมากจะทำการหาเส้นทางในการส่งที่ดีที่สุด และส่งแพ็กเก็ตทั้งหมดไปในเส้นทางเดียวกันตลอดโดยไม่ใช้เส้นทางที่ดีเป็นอันดับสองในการส่งข้อมูลเลย ซึ่งหากมีการแบ่งปริมาณงานให้แยกออกไปตามเส้นทางต่างๆกันแล้วมักจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานให้ดียิ่งขึ้น

       ประการที่หก คือ จะต้องสนับสนุนแบบลำดับขั้น (hierarchical system) ทั้งนี้เพราะในปี ค.ศ. 1988 ระบบอินเตอร์เน็ตได้เกิดการเติบโตอยากมากจนทำให้ไม่มีเราเตอร์ตัวใดสามารถทราบโครงสร้างของเครือข่ายทั้งระบบได้อีกต่อไป ดังนั้นอัลกอลิทึมใหม่จะต้องถูกออกแบบเพื่อให้เราเตอร์สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องทราบข้อมูลนี้

      ประการที่เจ็ด คือ จะต้องมีระบบรักษาความปลอดภัยในระดับที่สามารถป้องกันการรบกวนจากข้อมูลที่เจตนาลวงให้เราเตอร์ทำงานผิดพลาดได้ และท้ายที่สุด ต้องมีข้อกำหนดเพื่อจัดการสื่อสารกับเราเตอร์ ที่ติดต่อกับระบบอินเตอร์เน็ตผ่านอุโมงค์ข้อมูล(tunnel) ซึ่งโพรโตคอลที่มีอยู่นั้นไม่ได้ออกแบบมาสำหรับให้บริการทางด้านนี้

ระบบ OSPF สนับสนุนการติดต่อและเครือข่ายได้ 3 แบบ

    1. แบบจุด-ต่อ-จุด ซึ่งเป็นการติดต่อกันโดยตรงระหว่างเราเตอร์ 2 ตัว
    2. แบบการสื่อสารข้อมูลหลายจุดที่สนับสนุนการกระจายข่าว ส่วนใหญ่เป็นระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณ
    3. แบบการสื่อสารข้อมูลหลายจุดที่ไม่สนับสนุนการกระจายข่าว เช่น ระบบแพ็กเก็ตสวิตซ์ที่ใช้ในเครือข่ายวงกว้าง

      เครือข่ายแบบสื่อสารข้อมูลแบบหลายจุด (multiaccess network) สามารถมรเราเตอร์หลายๆตัวอยู่ในระบบได้ เราเตอร์แต่ละตัวก็สามารถติดต่อไปยังเราเตอร์อื่นๆได้โดยตรง ระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณและระบบเครือข่ายวงกว้างส่วนมากใช้ระบบนี้ ภาพที่2a แสดงระบบเครือข่ายอัตโนมัติระบบหนึ่งที่มีระบบเครือข่ายทั้งสามชนิดนี้อยู่ภายใน สังเกตว่าโฮสต์จะไม่มีบทบาทนักในระบบ OSPF

  OSPF ทำงานโดยรวบรวม เครือข่ายที่มีอยู่ ,เราเตอร์ และสายสื่อสารเข้าไว้ด้วยกันในลักษณะของรูปกราฟแบบมีทิศทาง(directed graph) โดยกำหนดให้เส้นเชื่อมโหนด(arc) ของกราฟแต่ละเส้นมีมูลค่าหรือน้ำหนัก(weight) ที่คำนวณมาจาก ระยะทาง, เวลารอคอย,และองค์ประกอบอื่นที่ต้องการ จากนั้นจึงทำการคำนวณหาเส้นทางที่สั้นที่สุด (shortest path) โดยพิจารณาจากมูลค่าที่กำหนดไว้ให้แต่ละเส้นกราฟนั้น การเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างเราเตอร์สองตัว จะกำหนดโดยใช้เส้นเชื่อมโหนดคู่หนึ่ง แต่ละเส้นใช้แทนทิศทางการไหลของข้อมูลในแต่ละทิศทางซึ่งอาจจะมีน้ำหนักต่างกัน ดังนั้น เครือข่ายแบบสื่อสารข้อมูลดหลายจุดจะแทนด้วยโหนดหนึ่งโหนดที่ใช้แทนเครือข่ายและโหนดอีกจำนวนหนึ่งที่ใช้แทนเราเตอร์แต่ละตัว เส้นเชื่อมโหนดระหว่างโหนดเครือข่ายไปยังโหนดเราเตอร์จะมีนำหนักเป็นศูนย์

     ภาพที่ 2b แสดงรูปกราฟแทนเครือข่ายใน ภาพที่2a ตามวิธีการของ OSPF ซึ่งมีหลักสำคัญคือ การสร้างตัวแทนเครือข่ายด้วยรูปกราฟ แล้วจึงคำนวณหาเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่าง เราเตอร์แต่ละตัวไปยังเราเตอร์ตัวอื่นทั้งหมด

     ระบบเครือข่ายอัตโนมัติบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตนั้น ส่วนมากจะมีขนาดใหญ่มากและยากต่อการจัดการ OSPF จะทำการแบ่งระบบออกเป็นเขตย่อยที่มีหมายเลขกำกับ แต่ละเขตย่อยอาจหมายถึง เครือข่ายแห่งหนึ่ง หรือกลุ่มของเครือข่ายที่ติดกันก็ได้ เขตย่อยจะไม่มีอาณาเขตซ้อนกับเขตอื่น แต่ก็ไม่ได้เข้มงวดมากนักถ้าหากว่าเราเตอร์บางตัวจะไม่อยู่ในเขตย่อยใดๆเลยก็ตาม ทุกสิ่งทุกอย่างที่อยู่ภายนอกเขตย่อยจะถือเสมือนว่าไม่มีตัวตนอยู่เลย จะเห็นได้ว่าเขตย่อยนั้นคือรูปแบบคร่าวๆของเครือข่ายย่อยนั้นเอง

     ทุกระบบเครือข่ายอัตโนมัติจะมีเขตย่อยที่เป็นระบบสื่อสารหลัก(backbone) เรียกว่าเขตย่อยหมายเลขศูนย์ เขตย่อยที่เหลือทั้งหมดจะต้องเชื่อมต่อเข้ากับเขตย่อยระบบสื่อสารหลัก ซึ่งอาจจะเป็นแบบอุโมงค์สื่อสารที่เชื่อมต่อเขตย่อยใดๆไปยังเขตย่อยอื่นผ่านระบบสื่อสารหลักก็ได้ อุโมงค์สื่อสารจะเขียนแทนด้วยเส้นเชื่อมโหนด และมีมูลค่ากำกับไว้เสมอ เราเตอร์แต่ละตัวที่เชื่อมต่อกับเขตย่อยใดๆตั้งแต่สองเขตขึ้นไปจะถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบสื่อสารหลัก และโครงสร้างของระบบสื่อสารหลักถือว่าเป็นข้อมูลภายในที่เขตย่อยอื่ยไม่สามารถมองเห็นได้

     ภายในเขตย่อยหนึ่งเราเตอร์ทุกตัวจะมีข้อมูลเส้นเชื่อมบอกสถานะและใช้อัลกอลิทึมเลือกทางเดินข้อมูลเหมือนกันหมด แต่ละเราเตอร์จะคำนวณหาเส้นทางงที่สั้นที่สุดจากตัวเองไปยังเราเตอร์อื่นทุกตัวภายในเขตย่อยนั้น รวมทั้งเราเตอร์ที่เชื่อมต่อกับระบบสื่อสารหลักด้วยซึ่งจะมีอยู่อยากน้อยหนึ่งตัว เราเตอร์ที่เชื่อมเขตย่อยสองเขตจะมีข้อมูลสำหรับทั้งสองเขตย่อยนั้นซึ่งจะต้องแยกใช้

     อัลกอลิทึมเลือกทางเดินข้อมูลสำหรับแต่ละเขตย่อยที่อาจแตกต่างกันได้

     อัลกอริทึม OSPF มีวิธีบริหารประเภทการให้บริการโดยการสร้างกราฟขึ้นมาหลายรูป รูปหนึ่งใช้นำหนักหรือมูลค่ากำกับสำหรับมาตรวัดเวลารอคอย รูปที่สองใช้กับมาตรวัดปริมาณผลลัพธ์ รูปที่สาม ใช้กับมาตรวัดระดับความน่าเชื่อถือของระบบเป็นต้น แม้ว่าการแยกประเภทนี้จะเพิ่มปริมาณงาน(การคำนวณ) ขึ้นหลายเท่า แต่ก็ให้ผลดีในการใช้งานระบบให้ตรงกับวัตถุประสงค์ที่ต้องการอย่างแท้จริง

ภาพที่2 (b)

      ในการทำงานตามปกติ ระบบเครือข่ายต้องการใช้เส้นทางเดินข้อมูลสามประเภท คือ เส้นทางภายในเขตย่อย,เส้นทางเดินระหว่างเขตย่อย,และเส้นทางเดินระหว่างเครือข่ายอัตโนมัติ เส้นทางภายในเขตย่อยนั้นคำนวณหาได้ง่ายที่สุด เนื่องจากเราเตอร์ผู้ส่งข้อมูลจะทราบเส้นทางที่สั้นที่สุดเพื่อไปยังจุดหมายที่ต้องการอยู่แล้ว เส้นทางระหว่างเขตย่อยจะมีการทำงานอยู่สามขั้นตอนเสมอ คือ หาเส้นทางจากผู้ส่งข้อมูลไปยังระบบสื่อสารหลัก, ส่งข้อมูลผ่านระบบสื่อสารหลักไปยังเขตย่อยของผู้รับข้อมูล, และส่งข้อมูลไปยังผู้รับข้อมูล กระบวนการนี้บังคับให้เกิดโครงสร้างการทำงานแบบรูปดาว โดยมีระบบสื่อสารหลักอยู่ที่ศูนย์กลางและเขตข้อมูลทั้งหมด เป็นโหนดอยู่ตามแฉกต่างๆ แพ็กเก็ตจะถูกส่งจากผู้ส่งไปยังผู้รับตามสภาพที่แท้จริงของแพ็กเก็ตนั้นๆ โดยไม่มีการสร้างแพ็กเก็ตห่อหุ้ม หรือใช้อุโมงค์สื่อสาร ยกเว้นเส้นทางส่งข้อมูลไปยังผู้รับนั้นเป็นแบบอุโมงค์สื่อสารอยู่แล้ว ภาพที่ 3แสดงโครงสร้างบางส่วนของระบบอินเตอร์เน็ตที่ประกอบด้วยระบบเครือข่ายอัตโนมัติและเขตย่อย

ภาพที่3

OSPF แบ่งประเภทของเราเตอร์ออกเป็นสี่ประเภท คือ

    1. เราเตอร์ภายในเขตย่อยที่อยู่ภายในเขตย่อยเดียว
    2. เราเตอร์ชายแดนที่เชื่อมต่อกับเขตย่อยตั้งแต่สองเขตขึ้นไป
    3. เราเตอร์ในเขตระบบสื่อสารหลัก
    4. เราเตอร์ที่เชื่อมต่อระหว่างระบบเครือข่ายอัตโนมัติ

      เราเตอร์ทั้งสี่ประเภทนี้สามารถเป็นซับเซ็ทของกันและกันได้ เช่น เราเตอร์ชายแดนที่เชื่อมต่อกับเขตย่อย ตั้งแต่สองเขตขึ้นไปนั้นอยู่ในประเภทเราเตอร์ในเขตระบบสื่อสารหลักด้วยเสมอ หรือเราเตอร์ในระบบสื่อสารหลักที่ไม่ได้ติดต่อกับเราเตอร์นอกเขตก็จะเป็นเราเตอร์ภายในเขตย่อยเช่นกัน ตัวอย่างเราเตอร์ทั้งหมดแสดงอยู่ในภาพที่ 3

      เราเตอร์เริ่มทำงานด้วยการส่งข่าวสารไปบอกเราเตอร์ตัวอื่นทุกตัวที่เชื่อมต่อด้วนสายสื่อสารโดยตรงแบบจุด-ต่อ-จุด และยังกระจายข่าวสารไปในระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณเพื่อติดต่อกับเราเตอร์ที่อยู่ในเครือข่ายนั้น ส่วนในระบบเครือข่ายวงกว้างเราเตอร๋จำเป็นต้องได้รับข่าวสารเพื่อทราบว่าจะติดต่อกับเราเตอร์ใดเป็นการเฉพาะ การตอบรับจากเราเตอร์ต่างๆ จะทำให้เราเตอร์แต่ละตัวรู้จักเราเตอร์ที่สามารถติดต่อได้

       OSPF ทำงานโดยการแลกเปลี่ยนข่าวสารระหว่างเราเตอร์ที่อยู่ติดกัน(adjacent routers) เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการสื่อสารกับเราเตอร์ข้างเคียง (neighboring routers)ที่มีจำนวนค่อนข้างมาก เราเตอร์ตัวหนึ่งจะได้รับเลือกให้เป็น “ตัวแทนกลุ่มย่อย” ซึ่งจะอยู่ติดกับเราเตอร์ตัวอื่นทุกตัวในกลุ่ม และสามารถแลกเปลี่ยนข่าวสารระหว่างกันได้ เราเตอร์ข้างเคียงที่ไม่ได้อยู่ติดกันก็จะไม่มีการสื่อสารถึงกัน ตัวสำรองตัวแทนกลุ่มย่อยจะถูกกำหนดไว้เช่นกันเพื่อให้สามารถทำงานแทนได้ในกรณีที่ตัวแทนหลักชำรุด

        ในการทำงานตามปกติ เราเตอร์ทุกตัวจะส่งข้อมูลแพ็กเก็ตบอกสถานะเชื่อมต่อไปยังเราเตอร์ตัวแทนกลุ่มย่อยเป็นระยะ แพ็กเก็ตนี้จะบอกให้ทราบสถานะการทำงานรวมทั้งค่าธรรมเนียมการสื่อสารซึ่งจะถูกเก็บไว้ในคลังข้อมูล การตอบรับด้วยวิธีการฟลัดดิ้งไปยังสมาชิกจะทำให้การสื่อสารภายในกลุ่มมีความเชื่อถือได้ แต่ละแพ็กเก็ตจะมีหมายเลขลำดับกำกับไว้เสมอเพื่อไว้ใช้ในการตรวจสอบอายุเราเตอร์ จะส่งข่าวสารนี้ในกรณีที่เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในตัวเอง เช่น การริเริ่มให้บริการ หรือหยุดให้บริการชั่วคราว หรือการเปลี่ยนแปลงค่าธรรมเนียมการสื่อสาร

         เราเตอร์ทุกตัวสามารถทราบข่าวสารของเราเตอร์ตัวอื่นได้โดยการร้องขอข้อมูลผ่านแพ็กเก็ต บอกสถานะการเชื่อมต่อ ดังนั้นเราเตอร์แต่ละคู่ที่อยู่ติดกันจะสามารถแลกเปลี่ยนข่าวสารที่ทันสมัยระหว่างกันได้เสมอซึ่งอยู่ในรูปแพ็กเก็ต IP เป็นหลัก และข่าวสารนี้จะกระจายไปยังเราเตอร์ตัวอื่นได้โดยอัตโนมัติ ประเภทของการสื่อสารพื้นฐาน 5 ประการ ภาพที่ 4

 


        ประเภทข่าวสาร ลักษณะการใช้งาน


        ทักทาย ใช้สอบถามข้อมูลจากเราเตอร์ข้างเคียง ปรับปรุงข้อมูลบอกสถานะการเชื่อมต่อ แจ้งข้อมูลใหม่แก่เราเตอร์ข้างเคียงตอบรับแพ็กเก็ตบอกสถานะการเชื่อมต่อ แจ้งความสำเร็จในการปรับปรุงข้อมูล ลักษณะคลังข้อมูล ประกาศหมายเลขลำดับล่าสุดที่มีอยู่ในคลังข้อมูลร้องขอข้อมูลผ่านแพ็กเก็ตบอกสถานะ ต้องการข้อมูลจากเราเตอร์

การเชื่อมต่อ


ภาพที่4

        การส่งข้อมูลแบบฟลัดดิ้งของแต่ละเราเตอร์จะทำให้เราเตอร์ทั้งหมดในเขตย่อยสามารถสร้างกราฟและคำนวณหาเส้นทางที่สั้นที่สุดสำหรับเขตย่อยตัวเองขึ้นมาได้ เขตย่อยระบบสื่อสารหลักจะได้รับข้อมูลเพิ่มเติมจากเราเตอร์ชายแดน เพื่อคำนวณหาเส้นทางที่ดีที่สุดระหว่างเราเตอร์ต่างๆได้ข้อมูลนี้จะได้รับการถ่ายทอดไปยังเราเตอร์ชายแดนทุกตัวซึ่งจะแจ้งให้เราเตอร์ในเขตย่อยตนเองได้ทราบ ด้วยข้อมูลนี้เราเตอร์สามารถส่งข้อมูลไปยังเราเตอร์ในเขตย่อยอื่นที่ผ่านระบบสื่อสารหลักได้

Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)

        IS-IS เป็น link-state routing protocol ที่เสนอการบริการเหมือนกับ OSPF อย่างไรก็ตาม

        IS-IS ถูกพัฒนาโดย The International Organization For Standardization (ISO) ส่วนของสถาปัตยกรรมของ OSI network

        Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)ได้รับการออกแบบเพื่อใช้ในระบบเครือข่าย DECnet Phase V routing อาศัยระบบสื่อกลาง(router) แลกเปลี่ยน routing information บนฐานของ single metric ที่กำหนด network topology ซึ่งต่อมาได้รับการปรับปรุงใช้งานในโพรโตคอลแบบการติดต่อไม่ต่อเนื่องในชั้นสื่อสารควบคุมระบบเครือข่ายของ ISO เรียกว่า CLNP (Connectionless Network Protocol ) นอกจากนั้นก็ยังถูกนำไปใช้งานในอีกหลายระบบซึ่งส่วนใหญ่เป็นโพรโตคอลแบบ IP

        IS-IS ยังได้รับการพัฒนาไปใช้ในเครือข่ายการสื่อสารหลักของระบบอินเตอร์เน็ตหลายแห่งรวมทั้ง NSFNET และระบบโทรศัพท์ติดตามตัวแบบเซลลูล่าร์ CDPD บริษัท Novell ก็นำหลักการนี้ไปใช้ในการนำส่งแพ็กเก็ต IPX เรียกว่า NLSP ISOสนับสนุนเอกสาร IS-IS ใน ISO 10589

        IS คืออะไร? ในนิยามของ OSI คือ ระบบสุดท้าย (end system(ES)) กล่าวถึง node ของ network ต่างๆที่ไม่ปฏิบัติกับ routing บางตัว ในทางตรงกันข้าม ระบบสื่อกลาง (intermediate system(IS)) ก็เป็น router ตัวหนึ่ง ดังนี้ ES-IS protocol จะพิจารณา ESs และ ISs เพื่อจำแนกตัวอื่นๆอีกIS-IS จัดเตรียมrouting ระหว่าง ISs แต่ละตัว

        IS-IS ยอมให้ router แต่ละตัวรักษาแบบอย่างที่สมบูรณ์ของ network’s topology การเลือกทางเดินของ IS-IS ถูกวางอยู่บนพื้นฐานความล่าช้า, ความสิ้นเปลืองและความผิดพลาด

        ความล่าช้า(delay metric)แทนความล่าช้าที่เกิดขึ้นทั้งหมดบน link

        ความสิ้นเปลือง (expense) สัมพันธ์กับค่าใช้จ่ายในการติดต่อสื่อสารในการใช้ตัว link

        ความผิดพลาด (error metric) แทนอัตราความผิดพลาดของตัว link

        การใช้ metric พวกนี้ทำให้ IS-IS ใช้แพ็กเก็ตพื้นฐาน 3 ชนิด ประกอบด้วย IS-IS Hello Packet, Link State Packet(LSP), และ Sequence Number Packet (SNP) IS-IS packet แต่ละตัวจะมีส่วนหัว( header) ตามด้วยการเพิ่มส่วนของค่าคงที่(fixed portion) และส่วนที่แปรผัน (variable portion) ขอบเขตของแต่ละแพ็กเก็ตให้คำจำกัดความได้ดังนี้ :

PROTOCOL IDENTIFIER

        การจำแนก PROTOCOL-à แสดงให้เห็นถึง IS-IS protocol (เท่ากับ 31 เสมอ)

        HEADER LENGTH -à แสดงความยาวของส่วนหัว(จัดให้มี 8 ไบท์เสมอ)

        VERSION -à รายการของ IS-IS (ปัจจุบัน version 1)

        ID LENGTH -à บรรจุขนาด Network Layer Service Access Point (NSAP) ของ address ID

        PACKET TYPE -à แสดงชนิดของ packet เป็น Hello,LSP หรือ SNP packet

        VERSION -à ตามหลังขอบเขตของชนิดของแพ็กเก็ต

        RESERVED -à เป็น 0 เสมอ

        MAXIMUM AREA ADDRESSS -à แลดงจำนวนของ addressที่อนุญาตให้ใช้ใน routing area

              โดยพื้นฐานแล้ว IS-IS กระจายโครงสร้างเราเตอร์ซึ่งเป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดที่คำนวณได้ออกไป แต่ละเราเตอร์จะประกาศที่อยู่ของชั้นสื่อสารควบคุมระบบเครือข่ายที่ผู้อื่นสามารถติดต่อได้ผ่านทาง

        แพ็กเก็ตบอกสถานะการเชื่อมต่อ ที่อยู่นี้อาจอยู่ในรูป IP, IPX, AppleTalk หรือแบบอื่นๆก็ได้ IS-IS ยังมีความสามารถในการติดต่อกับโพรโตคอลในชั้นสื่อสารควบคุมระบบเครือข่ายหลายชนิดได้ในเวลาเดียวกัน

        ขีดความสามารถหลายอย่างของโพรโตคอล IS-IS ยังนำไปใช้ในโพรโตคอล OSPF ซึ่งได้แก่ขีดความสามารถในการสร้างเสถียรภาพของการปรับปรุงข้อมูลจากแพ็กเก็ตบอกสถานะการเชื่อมต่อด้วยตัวเราเตอร์เอง ซึ่งเป็นหลักการสำคัญที่นำไปใช้ในการออกแบบเราเตอร์ในระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณและนำไปใช้เป็นวิธีการคำนวณและสนับสนุนการแบ่งแยกเส้นทางเดินข้อมูลและอื่นๆ ดังนั้น IS-IS และ OSPF จึงมีความแตกต่างกันน้อยมาก ส่วนที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน คือ IS-IS ทำการเข้ารหัสข้อมูลในรูปแบบที่ง่ายต่อการส่งโพรโตคอลในชั้นสื่อสารควบคุมระบบเครือข่ายหลายชนิดไปพร้อมกันได้อย่างไม่มีปัญหา แต่ OSPF ไม่สามารถทำได้ ข้อได้เปรียบของ IS-IS นี้จะเป็นประโยชน์อย่างมากในระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ที่มีโพรโตคอลใช้งานหลายๆแบบ

Routing Information Protocol (RIP)

         RIP เป็น routing protocol ที่นิยมกันมากอีกตัวหนึ่งในการติดต่อสื่อสารของ Internet

         RIP เป็น routing protocol ระยะทางซึ่งหมายถึง มันวางรากฐานทางเดินของ routing ของมันตามจำนวนการรับ-แล้ว-ส่งต่อ(hop) ไปจนถึงปลายทาง ในปี 1982 RIP ปรากฏใน Berkeley Software Distribution (BSD) ซึ่งเป็นversion ของUNIX ที่เป็นส่วนหนึ่งของ Transmission Control Protocol /Internet Protocol(TCP/IP) ปัจจุบันrouting protocols จำนวนมากใช้RIP เป็นพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น routing protocol ของ AppleTalk อยู่บนพื้นฐานของ RIP บริษัทอื่นๆก็เช่น Novell และ Banyan มีRIP เป็นrouting protocol ตามความจริง Microsoft ได้เพิ่มประสิทธิภาพWAN ของ NT โดยการเพิ่มการสนับสนุน routing packets ที่วางรากฐานอยู่บน RIP

         โพรโตคอลเลือกเส้นทางแบบตารางระยะทาง (RIP) ที่มีพื้นฐานมาจากอัลกอริทึมของ Bellman-Ford วิธีการนี้สามารถทำงานได้ดีในระบบขนาดเล็ก แต่ประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อระบบมีขนาดใหญ่ขึ้น รวมทั้งมีปัญหาที่เรียก “Cout-to-infinity” และปัญหาความล่าช้าในการค้นหาคำตอบ

         เราเตอร์นำ RIP ไปดำเนินการโดยเก็บรักษา information ใน ตารางการเดินทาง(routing table)ของมัน คอลัมภ์ปลายทางจะแสดงการเชื่อมโยงที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในขอบเขตการรับ-แล้ว-ส่งต่อ(hop) ครั้งถัดไปจะหา router port ที่จะส่งแพ็กเก็ตถัดไป และในขอบเขตของระยะทางจะมีการค้นหาจำนวนการรับ-แล้ว-ส่งต่อ(hop) จนไปถึงปลายทางของ network ตารางการเดินทาง(routing table) ของ RIP จะบรรจุเส้นทางที่ดีที่สุดที่จะไปถึงปลายทางที่เจาะจงแล้วเท่านั้น

         ถ้าตัวเราเตอร์ได้รับ routing information ใหม่มาจาก node อื่นๆมันจะบันทึกเอาไว้

         RIP เก็บรักษาทางเดินของ routingที่เหมาะสม โดยการส่งข้อความการปรับปรุง routing ออกไป

         ถ้า network topology มีการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่าง ถ้าตัวเราเตอร์พบว่า linkมีข้อบกพร่องมันจะปรับปรุง ตารางการเดินทาง(routing table) ของมันเอง ต่อจาดนั้นจึงส่งcopy ของตาราง(table) ที่มีการเปลี่ยนแปลงไปยังเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors)และเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors)จะปรับปรุงตาราง(table)ของตัวเองด้วย information ใหม่ และส่งต่อไปยังเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors)ของมันอีกต่อหนึ่งไปเรื่อยๆ ภายในระยะเวลาสั้นๆ เราเตอร์จะมีinformation ใหม

         ่แต่ละ field ของ RIP packet เป็นดังนี้

COMMEND - หาความแตกต่างระหว่างการร้องขอหรือการตอบสนองได้หรือไม่ การร้องขอแพ็กเก็ต ถามเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors router)ให้ตอบสนองโดยส่งตารางการเดินทาง(routing table)ของมันไปให้ การตอบรับแพ็กเก็ตอาจเป็นได้ทั้งคำตอบที่เกิดจากการร้องขอหรือตารางการเดินทาง(routing table) ที่ปรับปรุงใหม่โดยไม่มีการร้องขอ

VERSION NUMBER - จำแนก version ของ RIP

ADDRESS FAMILY IDENTIFIFR -จำเพาะaddress family สำหรับใน internet

เลขที่นี้จะต้องสอดคล้องกับIP(ค่า value=2)

ADDRESS - จำแนกตารางการเดินทาง(routing table)ของปลายทางที่เฉพาะเจาะจง

MATRIC - จำแนกจำนวนครั้งการรับ-แล้ว-ส่งต่อ ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการไปถึงปลายทางใน address field

          เกี่ยวกับ RIP เราเตอร์แต่ละตัวมีอิสระในการส่ง copy ตารางการเดินทาง(routing table)ของมันไปยังเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors)แต่ละตัวของมันโดยเป็นข้อความการตอบสนองทุกๆ30วินาที RIP packet ตัวหนึ่งจะบรรจุชุดของ Address Family Identifier , Address และ Metric ได้มากกว่า 25 ชุด เพราะฉะนั้น RIP packets หลายๆตัวจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะใช้ตารางการเดินทาง(routing table) ขนาดใหญ่มากๆ ในการเพิ่มนั้นRIP จะเก็บช่วงเวลาของเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors)แต่ละตัวมาพิจารณาหลังสุด ถ้าใช้เวลามากตัวอย่างเช่น 90 วินาที ผ่านไปโดยไม่มีการตอบสนองจากเราเตอร์ข้างเคียง(neighbors) RIP จะส่ง applicable rout จาก ตารางการเดินทาง(routing table) กลับมาและแจ้งให้เราเตอร์ข้างเคียง(neighbors)

ทราบถึงการเปลี่ยนแปลงนี้

          RIP เสนอลักษณะเฉพาะหลายๆอย่าสงเช่น hop-count,hlod-downs,split horizoms และpoision reverse ปรับปรุงที่ความมั่นคงของตัวมันเอง

          hop-count limit หลีกเลี่ยงการส่งไปอย่างไม่สิ้นสุดของแพ็กเก็ตถ้ามันเข้าไปใน routing loop

          hop-count limitของ RIP คือ 15จำกัดโดยnetwork ที่เล็กกว่า

          hold-downs ขัดขวางตัวเราเตอร์จาก routing information ที่รับมาไม่ถูกต้อง เช่น การนำกลับมาที่ไม่เหมาะสมของเส้นทางที่ถูกนำกลับมาโดยเร็ว การปรับปรุง(update) จะส่งออกไปเพื่อบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงใน topology เช่น link ที่ผิด,ไม่สามารถไปถึงอุปกรณ์ทั้งหมดใน network ได้ทันที เพราะฉะนั้นตัวเราเตอร์ที่ยังไม่ได้รับการปรับปรุงจะแสดงให้รู้ว่า link ผิดพลาด จึงควรจะส่งตารางการเดินทาง(routing table)ไปยังเราเตอร์ตัวอื่นที่บอกว่า link นั้นไม่ดีโดยเร็ว ตัวเราเตอร์จะนำ link ที่ผิดกลับมาอย่างไม่ถูกต้อง

Internet Gateway Routing Protocol(IGRP)

          IGRP เป็น routing protocol ที่ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงกลาง 1980-1990 โดย Cisco Systems,Inc จุดประสงค์พื้นฐานของ Cisco คือ สร้าง IGRP เพื่อเป็นprotocol ที่มีความมั่นคงพอสำหรับ routing ที่ใช้ในระบบอัตโนมัติ (Autonomous system(AS))

         ช่วงกลางปี 1980-1990 routing protocol ที่ใช้ภายใน AS ที่นิยมมากคือ Routing information protocol (RIP) ถึงแม้ว่า RIP จะใช้ประโยชน์ได้ดีทีเดียวสำหรับ routing ภายในที่มีขนาดเล็กถึงขนาดปานกลาง ค่อนข้างจะมีคุณสมบัติเหมือนกับ internetworks ข้อจำกัดของมันจะถูกผลักดันโดยการเติบโตของ network โดยเฉพาะการเชื่อมต่อของ RIP ที่มีขนาดเล็ก(16) จะจำกัดของ internetwork และ single metric (hop count) ของมันไม่ได้รับอนุญาตสำหรับ routing ที่มีการเปลี่ยนแปลงได้จำนวนหนึ่งในทรัพยากรที่ซับซ้อน ความนิยมของ router ของ Cisco และความแข็งแรงของ IGRP ได้รับการสนับสนุนจากหลายองค์กรด้วย internetwork ขนาดใหญ่จึงมีการเปลี่ยนจาก RIP มาใช้ IGRP

         Cisco ได้เริ่มใช้ IGRPเป็นเครื่องมือการทำงานใน Internet Protocol (IP) networks

         IGRP ถูกออกแบบให้วิ่งไปในทรัพยากรของ network ต่างๆ อย่างไรก็ดีในไม่ช้า Cisco ก็ออกแบบให้มันสามารถวิ่งในOSI Connectionless-Network Protocol (CLNP) networks Ciscoพัฒนา IGRP ที่ยกระดับขึ้นในต้นทศวรรษที่ 1990 เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการจัดการของ IGRP ในบทนี้จะอธิบายถึงการออกแบบพื้นฐานของ IGRP และการใช้ IGRP เป็นเครื่องมือ

ลักษณะของ IGRP Protocol(IGRP Protocol Characteristics)

         IGRP เป็น distance-vector interior gateway protocol (IGP)

         Distance-vector routing protocol ร้องขอ router แต่ละตัวที่ส่งทั้งหมดหรือบางส่วนของ routing table ของมัน ข้อความของ routing-update ที่ส่งเป็นช่วงๆไปยัง router ข้างเคียง(neighboring routers) ของมัน ขณะที่ routing information แพร่ผ่านไปยัง network ตัว router สามารถคำนวณระยะทางของทุกโหนด ภายใน internetwork

         Distance-vector routing protocol บ่อยที่จะถูกเปรียบเทียบกับ link-state routing protocolsที่ซึ่งส่ง information ที่ติดต่อกันในท้องถิ่นไปยังทุกโหนดใน internetwork

         IGRP ใช้การรวม(vector) ของ metrics Internetwork delay, bandwidth, reliabilityและ load เป็นปัจจัยทั้งหมดในการตัดสินใจของ routing ผู้บริหารด้าน network สามารถจัดปัจจัยสำคัญของแต่ละ metrics IGRP ใช้ administrator-set หรือไม่ก็ default weightings ที่ใช้คำนวณหาเส้นทางที่เหมาะสมอย่างอิสระ

         IGRP ได้เตรียมช่วงความกว้างของ metrics ของมัน สำหรับความน่าเชื่อถือ(reliability)และ load ยกตัวอย่างเช่น สามารถรับค่าระหว่าง 1-255, bandwidth สามารถรับค่าที่ส่งกลับด้วยความเร็วตั้งแต่ 1200 bps ถึง 10 Gbps ในขณะที่ delay สามารถรับค่าต่างๆตั้งแต่ 1ถึง 2 ถึงเลขที่ 12

         Wide metric ranges อนุญาตให้จัด metric ตามความพอใจใน internetworks ด้วยการกระทำต่างๆที่มีลักษณะเฉพาะมากมาย สิ่งสำคัญที่สุดคือ องค์ประกอบของ metric สามารถมีอิทธิพลต่อการเลือกเส้นทางโดยใช้วิธีสัญชาติญาณ

         มีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น IGRP ยอมให้ใช้ routing หลายเส้นทาง คู่ของ equal-bandwidth lines สามารถวิ่งไปบนสายกระแสเดี่ยวของการจราจรใน routing-robin fashion ซึ่งเส้นทางที่สองจะติดโดยอัตโนมัติ ถ้าเส้นทางที่หนึ่งเกิดการ downลง เช่นเดียวกับ ทางเดินหลายๆทางสามารถใช้ได้สม่ำเสมอ ถ้า metrics ของทางเดินแตกต่างกัน ถ้าตามตัวอย่าง ทางเดินที่หนึ่งมี 3 ครั้งที่ดีกว่าทางเดินอื่น เพราะ metric ของมันมี 3 ครั้งที่ต่ำกว่า ทางเดินที่ดีกว่าจะถูกใช้ 3 ครั้งซึ่งพบบ่อยๆ routers กับ metrics เท่านั้นที่อยู่ภายในขอบเขตของ route ที่ดีที่สุดที่เคยใช้เส้นทาง(paths)หลายๆเส้นทาง

Stability Features

        IGRP จัดเตรียมเลขที่เฉพาะที่ถูกออกแบบมาเพื่อเสริมความมั่นคง(stability) ของตัวมัน ดังนี้ก็รวมทั้ง hold-downs, split horizons, และ poison-reverse updates

        Hold-downs ถูกใช้เพื่อป้องกันการ update message จาก route ซึ่งนำกลับมาอย่างไม่เหมาะสม ที่ควรมีก่อนที่จะเกิดความเสียหาย เมื่อตัว router หลุด router ข้างเคียงจะตรวจพบทางผ่านที่ไม่เพียงพอของตารางการปรับปรุง router พวกนี้จะคำนวณหาเส้นทาง( route)ใหม่และส่งรายการการปรับปรุง routing แจ้งไปยัง router ข้างเคียงพวกมันถึงเส้นทาง(route)ที่มีการเปลี่ยนแปลงนี้

        การทำงานนี้เริ่มการปรับปรุงที่แพร่ผ่าน network การเริ่มการปรับปรุงนี้ไม่ได้เกิดทันทีที่ได้รับในทุกอุปกรณ์ใน network ดังนั้นจึงเป็นไปได้สำหรับอุปกรณ์ที่ยังเต็มไปด้วยความผิดพลาดของ network ที่ส่งข้อความการปรับปรุงปกติ(แสดงว่า เส้นทาง (route) ที่เพิ่งขาดไปยังคงดีอยู่) ไปยังอุปกรณ์ที่เพิ่งเคยได้รับแจ้งเรื่องความผิดพลาดของ network ในกรณีนี้อุปกรณ์ตัวหลังก็จะบรรจุ(และการประกาศความเป็นไปได้) routing information ที่ผิด

        Hold –down บอกตัวเราเตอร์ที่ hold-down มีการเปลี่ยนแปลงว่าจะมีผลต่อเส้นทาง(route) สำหรับบางช่วงของเวลา ตามปกติช่วง hold-down ถูกคำนวณดีกว่าช่วงเวลาที่จำเป็นในการ update network ทั้งหมดกับการเปลี่ยนแปลงของrouting

        Split horizons มาจากหลักฐานที่ไม่เคยใช้ประโยชน์ในการส่ง information เกี่ยวกับ ส่วนหลังของเส้นทาง(route) ในทิศทางจากที่มันมา ภาพที่5 แสดงให้เห็นกฎของ Split horizons

        Router1(R1) การประกาศครั้งแรกที่มันมี route ไปยัง networkA ไม่มีเหตุผลสำหรับ Router2(R2)ที่รวมกับเส้นทาง(route)นี้ ในส่วนหลังการปรับปรุงของมันที่ R1 เพราะ R1 จะใกล้กับ networkA

        Split horizons rule กล่าวว่า R2 ควรกระทำกับเส้นทาง(route) จากการปรับปรุงต่างๆที่ส่งไปยัง R1

        Split horizons rule จะช่วยป้องกันการวนซ้ำของ routing พิจารณาตัวอย่างดังนี้ กรณีการติดต่อของR1 ไปยัง networkA ขาดตอน ที่ R1 horizons

        R2 continues to inform R1 ที่มันสามารถต่อกับ networkA(ผ่าน R1) ถ้า R1ไม่ฉลาดพอ มันควรจะเก็บเส้นทาง(route) ของR2 ที่เปลี่ยนแปลงที่ความผิดโดยตรงที่ใช้ติดต่อเนื่องจากการวนซ้ำของ routing แม้ว่า hold-downs จะป้องกันกรณีนี้ Split horizonsถูกใช้เป็นเครื่องมือใน IGRP เพราะว่าพวกมันจัดหาขั้นตอนภายนอกที่แม่นยำ

        Split horizons จะป้องกันการวนซ้ำของ routing ระหว่างเราเตอร์ใกล้เคียง (adjacent router) แต่ poison-reverse updates เป็นสิ่งจำเป็นที่จะทำให้การวนซ้ำของ routing ขนาดใหญ่ให้จำกัดอยู่ในวงจำกัด การเพิ่มมากขึ้นใน routing metric ตามปกติแสดงให้รู้ถึงการวนซ้ำของ routing Poison-reverse updatesจะส่งกลับเส้นทาง (route)และสถานที่ในการ hold-down กลับมา

       ในการใช้ IGRP เป็นเครื่องมือของ Cisco Poison-reverse updates ส่งไปถ้า route matric มีการเพิ่มขึ้นโดยปัจจัยของ 1.1 และตัวที่ดีกว่า

 

ภาพที่5

Timers

        IGRP เก็บเลขที่ของเครื่องควบคุมเวลาและตัวแปรที่เก็บช่วงเวลาไว้ รวมถึงเวลาในการ update ,เวลาที่ใช้การไม่ได้,ช่วง hold-time และเวลาที่ติดต่อกัน update timer แสดงความถี่ในการส่งรายการปรับปรุง routing ที่ควรจะส่ง IGRPไม่เข้าร่มภายในเวลา 90 วินาที Invalid timer แสดงระยะเวลาที่เราเตอร์ต้องคอย ในการขาดของ routing-update messages เกี่ยวกับการแสดงก่อนประกาศว่าเส้นทางนั้นใช้การไม่ได้ IGRP ไม่เข้าร่วมตัวแปรที่มี3 ครั้ง ในเวลาการ update hold-time variable แสดงช่วงเวลาhold-down

        IGRP ไม่เข้าร่วมสำหรับ 3 ครั้ง ในช่วงเวลา update timer + 10 วินาที ในที่สุด the flush timer แสดงช่วงเวลาในการผ่านก่อนที่ เส้นทาง (route) ควรจะไหลจาก routing table IGRP สำหรับ7 timesในช่วงของการ update

Border Gatway Prorocol (BGP)

        โพรโตคอล OSPF เป็นโพรโตคอลที่กำลังได้รับสนับสนุนให้เป็นมาตรฐานในการเลือกทางเดินข้อมูลภายในเครือข่ายอัตโนมัติบนเครือข่ายอินเตอร์เน็ต ส่วนโพรโตคอล Border Gatway Protocol (BGP) ได้รับการพัฒนาขึ้นมาใช้สำหรับการเลือกทางเดินระหว่างเคือข่ายอัตโนมัติ ทั้งนี้เนื่องจากการเลือกทางเดินภายในจะคำนึงถึงค่าใช้จ่ายเป็นหลัก แต่การเลือกทางเดินระหว่างเครือข่าย จะต้องนำนโยบายของแต่ละระบบมาร่วมพิจารณาด้วย

        ตัวอย่างเช่นระบบเครือข่ายอัตโนมัติขององค์กรทั่วไป มีความต้องการที่จะรับและส่งข้อมูลไปยังโฮลต์ใดๆในระบบอินเตอร์เน็ต ในขณะเดียวกันก็ไม่ต้องการให้ตนเองทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการรับและส่งข้อมูลให้กับเครือข่ายอื่น อย่างไรก็ตามองค์กรเหล่านี้ก็ยินดีอย่างยิ่งในการให้บริการแก่ทุกเครือข่ายที่จ่ายค่าบริการ ดังเช่นองค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทยที่มีความพร้อมทุกด้านที่จะให้บริการแก่ลูกค้าที่ชำระค่าบริการอย่างสม่ำเสมอ โพรโตคอล Border Gateway Protocol (BGP) ได้รับการออกแบบมาให้จัดการกับปัญหาเหล่านี้

        นโยบายที่ใช้ทั่วไปในระบบเครือข่ายอัตโนมัติจะเกี่ยวข้องกับการเมือง, การปกครอง, การรักษาความปลอดภัย, และการพาณิชย์ ตัวอย่างเช่น

    1. ไม่อนุญาตให้ฝากส่งข้อมูลผ่านบางพื้นที่
    2. ไม่ส่งข้อมูลของ IBMâ ผ่านระบบ Microsoftâ
    3. ไม่ส่งข้อมูลออกนอกเขตประเทศไทยยกเว้นเป็นการสื่อสารระหว่างประเทศ
    4. ไม่ส่งข้อมูลผ่านระบบเครือข่ายทหาร ยกเว้นในกรณีที่ไม่มีทางเลือกอื่น
    5. ไม่เลือกระบบนนทรีเน็ทไว้ในเส้นทางที่เริ่มต้นจาก NECTEC

       นโยบายของแต่ละแห่งจะถูกบันทึกไว้ในเราเตอร์ BGP แต่ละตัวในลักษณะของข้อมูล แต่ไม่ใช่ส่วนประกอบของโพรโตคอล

        เราเตอร์BGP จะมองเห็นระบบเครือข่ายประกอบด้วยเราเตอร์ BGP ตัวอื่นๆ ซึ่งมีสายสื่อสารเชื่อมต่อถึงกัน เราเตอร์ BGP สองตัวจะถือว่าต่อถึงกันถ้าเราเตอร์ทั้งคู่เป็นส่วนร่วมของเครือข่ายเดียวกัน ถ้าต้องการพิจารณาในเรื่องการฝากส่งข้อมูล ระบบเครือข่ายจะถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท

        ประเภทที่หนึ่ง เรียกว่า เครือข่ายต้นตอ (stub network) ซึ่งจะมีสายสื่อสารเชื่อมต่อกับเราเตอร์BGP เพียงสายเดียว ดังนั้นจึงไม่สามารถรับหน้าที่ในการฝากส่งข้อมูลได้

        ประเภทที่สอง เรียกว่า เครือข่ายเชื่อมต่อหลายจุด (multiconnected networks) เครือข่ายประเภทนี้สามารถให้บริการฝากข้อมูลได้ถ้ายินยอม

        ประเภทที่สาม เรียกว่า เครือข่ายฝากส่ง (transit networks) ซึ่งทำหน้าให้บริการฝากข้อมูลโดยเฉพาะ ได้แก่เครือข่ายระบบสื่อสารหลัก

        เราเตอร์ BGP คู่หนึ่งจะสร้างระบบการเชื่อมต่อแบบ TCP(transfer control protocol) เพื่อใช้ในการสื่อสารระหว่างกันซึ่งมีข้อดีในการให้บริการที่ไว้วางใจได้และง่ายต่อการทำงานเพราะได้ซ่อนส่วนการทำงานที่สลับซับซ้อนไว้จากผู้ใช้ เช่นสามารถนำส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายต่างๆให้โดยอัตโนมัติ

        โดยพื้นฐานแล้ว BGP ก็คือโพรโตคอลตารางบอกข้อมูลระยะทาง ที่มีวิธีการทำงานแตกต่างไปจากโพรโตคอลอื่นๆ(เช่น โพรโตคอล RIP) แทนที่จะเก็บเฉพาะข้อมูลค่าธรรมเนียมในการบริการไปยังเราเตอร์เป้าหมายต่างๆ เราเตอร์ BGP ทุกตัวจะเก็บข้อมูลเส้นทางเดินข้อมูลที่ใช้งานไปแล้ว ข้อมูลพิเศษนี้จะได้รับการถ่ายทอดไปยังเราเตอร์ข้างเคียงด้วย

        ตัวอย่างการใช้เราเตอร์ BGP แสดงในภาพที่6a ดูข้อมูลในตารางข้อมูลภายในของเราเตอร์ F สมมุติว่า เราเตอร์ F ใช้เส้นทาง FGCD ในการส่งข้อมูลไปยังเราเตอร์ D เมื่อเราเตอร์ข้างเคียงส่งข้อมูลจะมีลักษณะดังตัวอย่างใน ภาพที่6b โดยสมมุติให้แสดงเฉพาะเป้าหมายเป็นเราเตอร์ D ที่

        หลักจากที่เราเตอร์ F ได้รับข้อมูลมาแล้ว เราเตอร์ F จะเลือกเส้นทางที่ดีที่สุด เส้นทางที่ส่งมาจากเราเตอร์ I และ E นั้นสามารถตัดทิ้งได้เนื่องจากเป็นเส้นทางที่ต้องผ่านตัวมันเอง ทางเลือกที่เหลืออยู่คือ เส้นทางของเราเตอร์ B และ G เราเตอร์ BGP จะมีวิธีการสำรวจเส้นทางและคำนวณออกมาเป็นคะแนนหรือระยะทาง เส้นทางที่ขัดกับนโยบายจะถูกกำหนดให้มีระยะทางอนันต์(infinity) เราเตอร์จะเลือกใช้เส้นทางที่มีค่าระยะทางต่ำสุด วิธีการสำรวจเส้นทางและคำนวณออกมาเป็นระยะทางนี้ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของอัลกอลิทึม BGP

 

ภาพที่6

        BGP สามารถแก้ปัญหา “count-to-infinity” ได้เช่น สมมุติให้เราเตอร์ G หรือสายสื่อสาร FG เสียหาย เราเตอร์F จะได้รับข้อมูลเส้นทางจากเราเตอร์ที่เหลือ คือ BCD, IFGCD, และ EFGCD ซึ่งสองเส้นทางหลังนั้นใช้ไม่ได้เพราะเป็นเส้นทางที่ผ่านตัวเราเตอร์ F เอง ดังนั้นจึงเลือก FBCD เป็นเส้นทางที่จะนำไปใช้ อัลกอลิทึมแบบอื่นจะเลือกเส้นทางผิดพลาดเนื่องจากเราเตอร์ไม่สามารถแยกแยะได้ว่าเราเตอร์ใดมีเส้นทางเดินข้อมูลที่เป็นอิสระไปยังจุดมุ่งหมายหรือไม่

บทสรุป(Conclusion)

        routing protocol แบบใดเป็นวิธีที่ดีที่สุดที่เราต้องการ คำตอบของคำถามนี้ก็คือ ประเมินความต้องการ internetworking ของตัวคุณเองและต่อจากนั้นก็เลือกแบบที่ดีที่สุด โดยทั่วไป RIP เป็นการสนองความต้องการ networks operating ที่เล็กกว่า โดยใช้ประโยชน์ต่ำถึงปานกลาง OSPF เป็นทางเลือกที่ดีทางหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ network ขนาดใหญ่ที่มีความต้องการในบริการหลายๆอย่าง และแน่นอนทีเดียว ถ้าคุณวางแผนที่จะใช้ OSI protocols คุณควรพิจารณา IS-IS ในหลายๆกรณีแม้ว่าผู้ขายจะเสนอผลิตภัณฑ์ที่จัดหา routing protocol ที่เหมือนกับที่กล่าวมาแล้วว่าเหนือกว่า ดังนั้นก็ควรเรียนรู้ว่า router มีความเฉพาะเจาะจงและเข้าใจถึงความจำเพาะของ routing protocol ก่อนที่คุณจะซื้อ

MENU