Організаційна структура Інтернету

Більшість протоколів маршрутизації, які застосовують у сучасних мережах з комутацією пакетів, виникли завдяки Інтернету. Для того, щоб зрозуміти їхнє призначення та особливості, корисно ознайомитися з організаційною структурою цієї глобальної мережі.

Інтернет від самого початку створено як мережу, яка об'єднує велику кількість незалежних систем. У його структурі виокремлювали магістральну мережу – я дро (Core Backbone Network, CBN), а під’єднані до магістралі мережі розглядали як автономні системи (Autonomous System, AS) (див. рис. 11.3).

Магістраль і кожна з автономних систем мали своє власне адміністративне керування та протоколи маршрутизації. Необхідно звернути увагу на те, що розподілення на автономні системи не пов'язано прямо з розподіленням Інтернету на мережі та домени імен.

Автономна система об'єднує мережі, де маршрутизація здійснюється під загальним адміністративним керівництвом однієї організації, а домен імен - єдиний для комп'ютерів (можливо тим, які належать різним мережам), для яких призначення унікальних символьних імен відбувається під таким же керівництвом.

Природно, що сфера дії автономної системи та домену імен можуть іноді збігатися, якщо одна організація виконує обидві зазначені функції.

Маршрутизатори, які застосовуються для формування інтермережі усередині автономної системи, називаються внутрішніми шлюзами (Interior Gateway, IG), а ті, за допомогою яких автономні системи під’єднуються до магістралі CBN, – зовнішніми шлюзами (Exterior Gateway, EG). Сама магістраль CBN також є автономною системою.

Усі автономні системи мають спеціальний унікальний 16-розрядний номер, який присвоюється централізовано відповідним адміністративним органом Інтернету, де реєструють усі AS.

Протоколи, що використовуються всередині автономних систем маршрутизації називаються протоколами внутрішніх шлюзів (Interior Gateway Protocol, IGP), а протоколи обміну маршрутної інформацією між зовнішніми шлюзами автономних систем і шлюзами магістральної мережі CBN – протоколами зовнішніх шлюзів (Exterior Gateway Protocol, EGP). Усередині магістральної мережі CBN також може функціонувати будь-який власний внутрішній протокол IGP.

Поділ усього Інтернету на автономні системи є необхідним для багаторівневої модульної організації, що уможливлює розширення будь-якої великої системи. Зміна протоколів маршрутизації всередині якої-небудь автономної системи не повинна впливати на роботу інших автономних систем. Крім того, поділ Інтернет на автономні системи сприяє агрегуванню інформації на магістральних та зовнішніх шлюзах. Внутрішні шлюзи можуть використовувати для внутрішньої маршрутизації досить детальні графи взаємних зв'язків, щоб вибрати найбільш раціональний маршрут. Однак, якщо інформація такого ступеня деталізації зберігатиметься в усіх маршрутизаторах мережі, то топологічні бази даних настільки розростуться, що буде потрібною пам'ять гігантських розмірів, а час прийняття рішень про маршрутизацію стане неприйнятно тривалим. Тому детальна топологічна інформація залишається всередині автономної системи, яку зовнішні шлюзи подають для іншої частини Інтернет як єдине ціле. Вони повідомляють про внутрішній склад автономної системи мінімально необхідні відомості: кількість IP-мереж, їх адреси та внутрішню відстань до цих мереж від даного зовнішнього шлюзу.

Структура Інтернет з єдиною магістраллю, яка наведена на рисунку 11.3, була такою досить довго, тому спеціально для неї було розроблено протокол маршрутного обміну інформацією між AS, названий EGP. Однак з розвитком інтернет-сервіс-провайдингу структура Інтернету ускладнилася і зв'язкі між автономними системами стали довільними.

В наслідок цього протокол EGP поступився місцем протоколу прикордонної маршрутизації (Border Gateway Protocol, BGP), який дає змогу розпізнавати наявність петель між автономними системами та вилучати їх з міжсистемних маршрутів.

Великомасштабні автономні системи, що складаються із сотень вузлів, можна поділяти на підсистеми (більш дрібні AS). Таке утворення називають конфедерацією.

Організовувати конфедерації рекомендовано в тих випадках, коли в роботу за протоколом BGP залучено велику кількість маршрутизаторів, що викликає лавиноподібне наростання кількості BGP-сеансів на окремому маршрутизаторові.

Всередині кожної такої підсистеми AS чинними є всі правила маршрутизації за IGP. Оскільки, кожна підсистема AS має власний номер, вони можуть взаємодіяти із зовнішнім протоколом BGP.