Вектор расстояния — это фундаментальный принцип компьютерных сетей, особенно в области протоколов маршрутизации. Эта концепция используется для определения наилучшего пути доставки пакетов данных к месту назначения в сети путем расчета «расстояния» или «стоимости», связанного с каждым возможным путем.
Генезис вектора расстояния
Появление алгоритмов маршрутизации с вектором расстояния восходит к зарождению ARPANET (Сеть агентств перспективных исследовательских проектов), предшественника Интернета, в конце 1960-х и начале 1970-х годов. Первое упоминание об алгоритме, подобном вектору расстояния, было в статье 1978 года Джона Маккуиллана, Айры Ричер и Эрика Розена. Их алгоритм, получивший название Протокол информации о маршрутизации (RIP), использовал форму маршрутизации на основе вектора расстояния для навигации по сети.
Углубляясь в вектор расстояния
В сети маршрутизаторы должны обмениваться информацией, чтобы понимать структуру сети и принимать решения о маршрутизации. Протоколы вектора расстояния являются одним из методов обмена этой информацией между маршрутизаторами.
В контексте маршрутизации «расстояние» относится к стоимости достижения определенного узла (например, сети или маршрутизатора), а «вектор» относится к направлению к этому узлу. Каждый маршрутизатор поддерживает таблицу маршрутизации, которая включает в себя путь с наименьшей стоимостью до каждого другого маршрутизатора и следующий переход к этому пути.
Протокол Distance Vector использует простую процедуру. Каждый маршрутизатор передает всю свою таблицу маршрутизации своим непосредственным соседям. Затем эти соседи обновляют свои собственные таблицы маршрутизации на основе полученной информации, и этот процесс продолжается итеративно по всей сети до тех пор, пока все маршрутизаторы не получат согласованную информацию о маршрутизации. Эта процедура также известна как алгоритм Беллмана-Форда или алгоритм Форда-Фалкерсона.
Внутренняя работа вектора расстояния
Работа протоколов Distance Vector отличается простотой. Изначально каждый маршрутизатор знает только о своих непосредственных соседях. Поскольку маршрутизаторы совместно используют свои таблицы маршрутизации, знания о более удаленных узлах постепенно распространяются по сети.
Протокол работает циклично. В каждом цикле каждый маршрутизатор отправляет всю свою таблицу маршрутизации своим непосредственным соседям. Получив таблицу маршрутизации от соседа, маршрутизатор обновляет свою собственную таблицу, чтобы отразить все более дешевые пути к пунктам назначения, которые он узнал.
Маршрутизаторам, использующим протоколы вектора расстояния, приходится сталкиваться с определенными проблемами, такими как петли маршрутизации и проблемы со счетом до бесконечности, которые решаются с помощью таких методов, как разделение горизонта, отравление маршрутов и таймеры удержания.
Ключевые особенности вектора расстояния
Протоколы Distance Vector имеют несколько ключевых особенностей:
- Простота: их относительно легко понять и реализовать.
- Самозапуск: сеть может автоматически восстанавливаться после сбоев.
- Периодические обновления: информация передается через регулярные промежутки времени, обеспечивая актуальность знаний о сети.
- Ограниченный обзор: каждый маршрутизатор имеет ограниченный обзор сети, что может быть недостатком для более крупных сетей.
Типы протоколов вектора расстояния
Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных типов протоколов вектора расстояния:
-
Протокол информации о маршрутизации (RIP): Это самый традиционный и базовый протокол вектора расстояния. RIP легко настраивается и лучше всего работает в небольших одноуровневых сетях или на границах более крупных сетей. Однако он менее подходит для более крупных сетей из-за максимального количества переходов, равного 15.
-
Протокол маршрутизации внутреннего шлюза (IGRP): IGRP — это собственный протокол, разработанный Cisco, который совершенствует RIP за счет поддержки более крупных сетей и использования более сложных показателей.
-
Расширенный протокол маршрутизации внутреннего шлюза (EIGRP): Это собственный протокол Cisco, который включает в себя функции протоколов Distance Vector и Link-State, обеспечивая превосходную масштабируемость и время конвергенции сети.
| Протокол | Максимальное количество переходов | Продавец | Метрика |
|---|---|---|---|
| РВАТЬ | 15 | Стандартный | Количество переходов |
| IGRP | 100 | Циско | Пропускная способность, задержка |
| EIGRP | 100 | Циско | Пропускная способность, задержка, надежность, нагрузка |
Использование, проблемы и решения в векторе расстояния
Протоколы Distance Vector используются в различных сетевых сценариях, в первую очередь в небольших и менее сложных сетевых конфигурациях из-за их простоты и легкости настройки.
Однако эти протоколы могут столкнуться с рядом проблем:
-
Маршрутные петли: В определенных условиях противоречивая информация о маршрутизации может привести к закольцовыванию путей для пакетов. Для решения этой проблемы используются такие решения, как Split Horizon и Route Poisoning.
-
Счет до бесконечности: Эта проблема возникает, когда сетевое соединение выходит из строя и сети требуется слишком много времени, чтобы перейти к новому набору путей. Таймеры удержания — один из методов, используемых для решения этой проблемы.
-
Медленная конвергенция: В больших сетях протоколы вектора расстояния могут медленно реагировать на изменения в сети. Эту проблему можно смягчить, используя более современные протоколы, такие как EIGRP, которые быстрее реагируют на изменения в сети.
Сравнение с похожими терминами
Протоколы вектора расстояния часто сравнивают с протоколами состояния канала. Основные различия между ними перечислены ниже:
| Критерии | Вектор расстояния | Состояние ссылки |
|---|---|---|
| Сложность | Просто реализовать | Более сложный в реализации |
| Масштабируемость | Лучше для небольших сетей | Лучше для больших сетей |
| Знание сети | Знает только о соседях | Полный обзор топологии сети |
| Время сходимости | Медленно (периодические обновления) | Быстро (немедленные обновления) |
| Использование ресурса | Меньше использования процессора и памяти | Больше использования процессора и памяти |
Будущие перспективы
Хотя традиционные протоколы вектора расстояния, такие как RIP и IGRP, становятся все менее распространенными в современных сетях, принципы, лежащие в основе этих протоколов, по-прежнему широко применимы. Например, такие протоколы, как BGP (протокол пограничного шлюза), который используется для маршрутизации между автономными системами в Интернете, используют протоколы вектора пути — вариант вектора расстояния.
Достижения в сетевых технологиях, такие как программно-конфигурируемые сети (SDN), также могут повлиять на то, как принципы вектора расстояния будут использоваться в будущем.
Прокси-серверы и вектор расстояния
Прокси-серверы выступают в качестве посредников для запросов от клиентов, ищущих ресурсы с других серверов. Хотя они обычно не используют протоколы вектора расстояния для принятия решений о маршрутизации, понимание этих протоколов дает фундаментальное понимание того, как данные проходят через сети, в том числе с участием прокси-серверов.
Понимая основные сетевые принципы, такие поставщики, как OneProxy, могут лучше оптимизировать производительность и надежность своих услуг. Например, концепция выбора наиболее эффективного пути имеет решающее значение в контексте прокси-серверов, поскольку она может помочь минимизировать задержку и максимизировать пропускную способность.
Ссылки по теме
Для получения более подробной информации о векторе расстояния обратитесь к следующим ресурсам:
