Протокол маршрутизации EIGRP

Поддержка маршрутной информации в протоколе EIGRP
Для поддержки маршрутизации протокол EIGRP использует следующие средства:
Таблица соседей – содержит список соседних маршрутизаторов, что обеспечивает двухстороннее взаимодействие между непосредственно соединенными маршрутизаторами.
Топологическая таблица – содержит записи о маршрутах для всех сетей назначения, о которых известно маршрутизатору.
DUAL (diffusing update algorithm) – алгоритм диффузионных обновлений используемый, для вычисления маршрутов.
Таблица маршрутизации – содержит наилучшие маршруты в сети назначения, выбранные из топологической таблицы.
Успешный (Successor) – наилучший маршрут (основной), найденный для достижения сети назначения. Он заносится в таблицу маршрутизации.
Возможный успешный (Feasible successor) - резервный маршрут. Резервные маршруты выбираются в тоже время, что и наилучший. Эти маршруты хранятся в топологической таблице. Возможно существование нескольких резервных маршрутов до сети назначения.

Поддержка разных протоколов сетевого уровня
Протокол маршрутизации EIGRP поддерживает несколько протоколов сетевого уровня:
IP, IPX, Apple Talk.
Для этого используется протоколо-зависимый модуль (protocol dependent module - PDM). Для каждого маршрутизируемого протокола на маршрутизаторе EIGRP поддерживаются отдельные средства:
Таблица соседей
Топологическая таблица
Таблица маршрутизации
Для доставки сообщений EIGRP используется протокол RTP (Reliable transport protocol), так как IPX и Apple Talk не поддерживают TCP(Transfer control protocol) или UDP(User datagram protocol).

Типы сообщений EIGRP
EIGRP использует несколько типов сообщений (пакетов) для поддержки маршрутной информации.
Для обмена маршрутной информацией и сообщениями EIGRP используется IP-адрес групповой рассылки 224.0.0.10.
Hello – используются для поиска соседей и формирования соседских отношений.
Update – используется для распространения маршрутной информации. Эти пакеты отправляются только при изменении маршрутной информации.
Acknowledgement – используется для подтверждения в протоколе RTP.
Query(запрос) и Reply(ответ) – используются алгоритмом DUAL при поиске маршрутов в сети.

Метрики протокола EIGRP
EIGRP использует композитную метрику маршрута. Формула расчета такой метрики дает гораздо более точные результаты при выборе наилучшего маршрута.
Путь, имеющий наименьшее значение метрики, является наилучшим маршрутом.
В протоколе EIGRP метрика рассчитывается с использованием коэффициентов от К1 до К5, которые могут иметь значение «0» или «1».
Метрика EIGRP может включать следующие компоненты:
Bandwidth (BW) – полоса пропускания.
Load – загрузка.
Delay – задержка.
Reliability – надежность.
По умолчанию в метрике EIGRP используются только значения полосы пропускания и задержки (К1 и К3). Коэффициенты К1 и К3 равны «1», К2, К4, К5 равны «0».
Значения коэффициентов можно при необходимости изменять.

Значения метрик протокола EIGRP
Посмотреть значения параметров метрик на интерфейсе можно с помощью команды show interfaces.
Метрика Bandwidth (BW).
Полоса пропускания (BW) выражается в Кбит/с. Этот параметр может не отражать реальную производительность. Изменение BW влияет только на расчет стоимости маршрута.
При формировании стоимости маршрута выбирается минимальное значение BW до сети назначения. Расчет стоимости по BW выполняется по формуле (10.000.000/BW)*256. При делении может появиться дробная часть, которая отбрасывается перед умножением.
Метрика Delay (DLY).
Определяет время, за которое пакет проходит по маршруту (измеряется в микросекундах). Формируется как сумма задержек исходящих интерфейсов до сети назначения (Σ(DLY*10/256)). Значение этого параметра может быть изменено администратором, но, как и BW, влияет только на стоимость маршрута.
Метрика Load.
Объем трафика, проходящего через соединение. Является динамическим параметром и изменяется в диапазоне от 0 до 255. Чем меньше это значение, тем предпочтительнее использование данного канала. Параметр пересчитывается каждые 5 мин как средняя загрузка по входящему и исходящему интерфейсу.
Метрика Reliability (rely).
Вероятность того, что соединение будет неисправно. Динамический параметр, изменяющийся в диапазоне от 0 до 255. Параметр пересчитывается каждые 5 мин. Основывается на получении keepalive-пакетов.

Таймеры протокола EIGRP
В протоколе EIGRP для обеспечения целостности маршрутной информации используется два таймера:
hello-interval – указывает время, через которое будут отправляться сообщения Hello определяющие наличие соседа. Для соединений точка-точка - по умолчанию 10с. Для сетей с множественным доступом – 60с.
hold-time – определяет время, в течении которого ожидается сообщение Hello от соседа. По истечении этого времени маршрутизатор из таблицы маршрутизации исключает маршруты, полученные от данного соседа (три интервала hello – 30c или 120с для сетей с множественным доступом).
Эти интервалы можно изменить в подрежиме настройки интерфейса EIGRP. На соседних маршрутизаторах интервалы hello и hold-time могут не совпадать. Главное, что бы интервал hello был меньше интервала hold-time.

Алгоритм DUAL
Для своей работы алгоритм DUAL использует набор элементов.
Feasible distance (FD) (возможная дистанция) – минимальная стоимость до сети назначения.
Reported distance (RD) (объявленная дистанция) – стоимость маршрута до сети назначения, которую маршрутизатор объявляет своему соседу.
Feasible condition (FC) (возможное условие) – стоимость RD от соседнего маршрутизатора (не successor) меньше, чем FD через successor.
Successor – соседний маршрутизатор, используемый для передачи пакетов в сеть назначения по маршруту с минимальной стоимостью. Находится в таблице маршрутизации.
Feasible successor – маршрутизатор имеющий маршрут в ту же сеть, что и successor, со стоимостью удовлетворяющей FC. Таким образом, исключаются петли маршрутизации (loop free).
Таблица топологии, хранящая все эти элементы.

Процесс построения таблицы маршрутизации
Первый этап
Каждый маршрутизатор на всех своих интерфейсах устанавливает отношения соседства с другими маршрутизаторами и заносит их в таблицу «соседей», рассылая Hello-пакеты.
Два маршрутизатора становятся EIGRP соседями если:
- их интерфейсы подключены к одной линии связи и являются активными;
- на обоих маршрутизаторах включен протокол EIGRP;
- через интерфейсы, связывающие эти маршрутизаторы, работает протокол EIGRP.

Процесс построения таблицы маршрутизации
Второй этап
Каждый маршрутизатор после установления отношений соседства объявляет соседям о всех своих маршрутах, посылая Update с RD.
Маршрутизатор, получивший RD о сети, добавляет к стоимости маршрута стоимость интерфейса, через который принято обновление и устанавливает FD для данной сети.
Маршрутизатор может получить RD об одной и той же сети от нескольких соседей. В таком случае рассчитываются FD по всем направлениям, и маршрут с наименьшей стоимостью будет занесен в таблицу маршрутизации, а сосед, передавший это RD, получит статус - successor. После этого, полученная FD сравнивается с оставшимися RD. Если найдется RD со стоимостью меньше чем FD, то этот маршрут будет занесен в таблицу топологии, а сосед, передавший это RD, получит статус – feasible successor.
Таким образом, решается задача уменьшения времени конвергенции, так как резервный маршрут уже найден. Кроме этого, исключаются петли маршрутизации, так как отбрасываются объявления о сетях со стоимостью больше, чем стоимость существующего маршрута.

Процесс построения таблицы маршрутизации
Реакция на изменения в сети
Если состояние связи изменилось, то происходит рассылка триггерных обновлений с помощью пакетов Update и получение соответствующих подтверждений (ACK).
Маршрут удаляется из таблицы маршрутизации.
Получив новое объявление об изменении состояния связи, маршрутизатор действует в зависимости от того, есть ли резервный маршрут в таблице топологий или нет.
Если в таблице топологий есть feasible successor, то он становится successor и переводится в таблицу маршрутизации.
Если в таблице топологий нет feasible successor, то запись об этом маршруте переводится в активное состояние (Active) и запускается алгоритм DUAL для поиска маршрута в сеть. Начинается рассылка запросов (Query) о маршруте в сеть. Если получен положительный ответ, то в таблице маршрутизации формируется соответствующий маршрут.
Алгоритм DUAL работает по принципу конечного автомата (finite state machine – FSM).

Автономная система
В протоколе маршрутизации EIGRP необходимо указывать номер процесса. В качестве идентификатора процесса назначается номер автономной системы.
Автономная система (AS) – это часть сети находящаяся под единым административным управлением и использующая единую политику маршрутизации. Правила создания и регистрации AS приведены в RFC 1930.
Номера AS назначаются той же организацией, которая выдает IP-адреса.
Все маршрутизаторы внутри автономной системы должны использовать одинаковый номер, иначе они не смогут обмениваться маршрутной информацией.
На одном маршрутизаторе может быть настроено несколько процессов.
Это сделано для возможности масштабирования протокола EIGRP.
Важно.
На соседних маршрутизаторах EIGRP должен быть настроен с одинаковыми номерами AS. В противном случае отношения соседства установлены не будут.

Преимущества протокола EIGRP
Сохранение резервных маршрутов, если они есть, дает возможность быстро переключаться на альтернативные пути при изменении топологии без включения алгоритма DUAL, что уменьшает время конвергенции, экономит ресурсы: полосу пропускания, памяти и процессорного времени.
При хорошей разработке дизайна сети, EIGRP масштабируется и имеет малое время сходимости при минимальной загрузке сети.
ЕIGRP поддерживает балансировку нагрузки по маршрутам с неэквивалентной метрикой.
EIGRP при обычном функционировании очень экономно расходует сетевые ресурсы. В сети, где нет изменений, распространяются только hello-пакеты.
Когда происходят изменения, передаются только эти изменения, а не вся таблица маршрутизации. При этом минимизируется нагрузка создаваемая протоколом на сеть.
EIGRP по умолчанию поддерживает автоматическое (классовое) суммирование маршрутов по границе основной сети. Однако, в отличие от других классовых протоколов маршрутизации, например, IGRP и RIP, суммирование маршрутов можно настроить вручную на произвольные границы сети для уменьшения размеров таблицы маршрутизации.

Конфигурирование EIGRP
Для настройки протокола EIGRP необходимо ввести команду router eigrp в режиме глобальной конфигурации. Кроме этого необходимо указать номер автономной системы.
Router(config)# router eigrp autonomous-system
Номер AS указывается в диапазоне от 1 до 65535.
Затем в подрежиме настройки протокола маршрутизации необходимо указать сети, через которые протокол EIGRP должен посылать и получать обновления.
Router(config-router)# network network-number
Команда network назначает номер классовой сети, к которой непосредственно подключен маршрутизатор. Процесс EIGRP ассоциирует адреса интерфейсов с указанным номером сети и начинает обработку EIGRP пакетов на определенных интерфейсах.
Если необходимо выделить интерфейсы, то можно использовать инверсную маску:
Router(config-router)# network network-number wildcard-mask
network-number- Может быть сетью, подсетью или IР-адресом интерфейса.
wildcard—mask - Инверсная маска. Двоичный 0 в маске говорит о том, что соответствующий бит в проверяемом IP-адресе должен совпадать с битом в параметре network-number. Двоичная 1 в маске говорит о том, что соответствующий бит в проверяемом IP-адресе может быть любым. Например, инверсная маска 0.0.0.0 указывает на соответствие всех 32-х бит в адресе.

Демонстрационный пример настройки EIGRP
Надо настроить на маршрутизаторах R1, R2 и R3 протокол маршрутизации EIGRP.
На маршрутизаторах значение 1 определяет номер автономной системы, в которой работает протокол EIGRP.
Вычисление обратных масок, не проходящих по границам классовых сетей, может быть сопряжено с ошибками.
Вычисления обратной маски можно избежать, если после команды network указывать адрес интерфейса. На последовательных интерфейсах маршрутизаторов укажем классовые номера сетей без масок.
На остальных интерфейсах маршрутизаторов применим маску 0.0.0.255.

Проверка таблицы маршрутизации
Команда show ip route показывает все известные маршрутизатору маршруты и источники их получения.
В нашем примере в таблице маршрутизации присутствует два типа записей: C – connected и D – EIGRP.
С помощью протокола маршрутизации изучены сети 10.0.0.0 и 11.0.0.0. Но в нашей схеме присутствуют сети 10.1.1.0/24 и 11.1.1.0/24. Протокол работает как - классовый. А это исключает использование супернеттинга (supernet).
Кроме сетей изученных протоколом EIGRP, которые существуют физически, в таблице содержится маршрут summary Null0.
При формировании таблицы маршрутизации протокол EIGRP автоматически добавляет маршрут Null0, который является суммарным по границе класса сети.
Это «маршрут никуда» и используется для отбрасывания пакетов, адреса назначения которых совпали с классовым номером сети (parent), но не совпали ни с одной из образовавших его подсетей (child).
Все эти особенности формирования таблиц маршрутизации в EIGRP связаны с тем, что по умолчанию на маршрутизаторе включен режим auto–summary, т.е. автоматическое суммирование по границам классов сетей. Для отключения этого режима надо в подрежиме настройки протокола EIGRP ввести команду no auto-summary.
Рекомендуется выполнить эту команду на всех маршрутизаторах автономной системы.
После выполнения команды в таблице маршрутизации появятся бесклассовые сети.

Проверка таблицы топологии
Кроме таблицы маршрутизации можно посмотреть содержимое таблицы топологии с помощью команды show ip eigrp topology. В таблице топологий можно проверить наличие резервных маршрутов до сетей назначения и состояние маршрутов.
Например:
P 10.1.1.0/24, 1 successors, FD is 2172416
via 192.168.1.2 (2172416/28160), Serial0/0/0
28160 - RD от маршрутизатора R3 – successor.
via 192.168.2.2 (2684416/2172416), Serial0/0/1
2172416 – RD от маршрутизатора R2 – feasible successor.
2684416 – FD, которая могла бы быть, если бы R2 был основным.
Запись о сети 192.168.3.0 говорит о том, что туда есть два маршрута с равной стоимостью (2 successors).

Изменение метрики маршрута
Изменим метрику одного из маршрутов таким образом, чтобы в сеть 10.1.1.0 на маршрутизаторе R1 был только основной (successor) маршрут через R2.
Для этого необходимо уменьшить BW на сегменте сети R2-R3.
Сначала необходимо проверить текущее значение BW. Для этого выполним команду show interfaces serial 0/0/1 на маршрутизаторе R3.
Теперь в подрежиме настройки интерфейса Serial 0/0/1 маршрутизатора R3 введем команду bandwidth с указанием нового значения скорости в кбит/с.
Проверим содержимое таблицы маршрутизации R1. Остался только один маршрут в сеть 192.168.3.0.
Остается посмотреть содержимое таблицы топологии.
В сеть 10.1.1.0 остался только основной маршрут.

Выключение маршрута
После того как в сеть 10.1.1.0 на маршрутизаторе R1 остался только основной маршрут, можно пронаблюдать реакцию протокола EIGRP на его выключение.
Для контроля работы протокола EIGRP надо запустить команду debug eigrp fsm. Это отладочный модуль работы алгоритма DUAL.
После этого имитируем неисправность на интерфейсе serial 0/0/1 R2, изменив IP-адрес.
О всех сетях, доступных ранее через соседа 192.168.1.2 получены метрики недостижимости 4294967295/4294967295.
Посылается запрос о достижимости этих сетей Find FS for dest.
Для сети 11.1.1.0 просто удаляется резервный маршрут.
Для сети 192.168.3.0 происходит замена основного маршрута на резервный, который находился в таблице топологии.
Для сети 10.1.1.0 выполняется запрос нового маршрута, так как в таблице топологии резервного не было.

Упражнение по конфигурированию протокола EIGRP
Сконфигурируйте протокол EIGRP на маршрутизаторе.
Автономна система № 50.
Интерфейсы имеют адреса
ip-адрес 170.1.1.1 255.255.255.0
ip-адрес 130.12.38.1 255.255.255.0

Просмотр дополнительной информации по протоколу EIGRP
В процессе отладки протокола EIGRP можно использовать команду show ip eigrp neighbors показывает информацию о соседях ЕIGRP на каждом интерфейсе.
При этом указывается ip-адрес соседа EIGRP, интерфейс к которому подключен сосед, время работы.
Команда show ip eigrp interfaces показывает информацию о ЕIGRP на интерфейсах

Изменение таймеров протокола EIGRP
В протоколе EIGRP можно изменять интервалы hello и hold-time. Если сеть стабильная, то нет необходимости частой посылки сообщений hello.
Интервал hello должен быть меньше или равен интервалу hold-time.
Изменение таймеров выполняется в подрежиме настройки соответствующего интерфейса с помощью команд
Router(config-if)#ip hello-interval eigrp as-number seconds
Router(config-if)#ip hold-time eigrp as-number seconds
Интервалы устанавливаются в секундах с обязательным указанием номера автономной системы.
Изменим в нашей схеме интервалы между R1 и R2.

Управление трафиком протокола EIGRP
Для функционирования протокола EIGRP используются различные сообщения, которые являются служебным трафиком.
В некоторых случаях, когда линия связи имеет низкую пропускную способность, необходимо уменьшить процент служебного трафика.
По умолчанию доля служебного трафика протокола EIGRP составляет 50% пропускной способности канала.
Для изменения этого соотношения используется команда
Router(config-if)#ip bandwidth-percent eigrp as-number percent
Команда show ip eigrp traffic показывает количество отправленных и полученных ЕIGRP-пакетов. Эта команда показывает статистику по hello-пакетам, обновлениям, запросам, ответам и подтверждениям