EIGRP
EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)は、シスコシステムズの独自ルーティングプロトコルで、IGRPに緩やかに基づいている。
自律システム (AS) 内のルーティングを行うInterior Gateway Protocol(IGP)の通信プロトコルである。
EIGRPは距離ベクトル型ルーティングプロトコルの拡張版であり、ネットワークトポロジーやルーターの帯域幅や処理能力を変更した後のルーティングの不安定さを最小にするよう最適化している。EIGRPをサポートするルーターは、32ビットのEIGRPメトリック(統計)情報を24ビットのIGRPメトリック情報に変換することで、隣接するIGRPルーター用の情報を自動的に再構築する。ルーティング最適化の多くはSRIの開発した Diffusing Update Algorithm (DUAL) に基づいており、ループフリー運用と高速コンバージェンス(収束)機構を提供している。
EIGRPが収集するデータは以下の3つのテーブルに格納される。
隣接するルータに関するデータを格納する。隣接するルーターとは、インタフェースが直接連結されていて、直接アクセス可能なルーターである。
名前から誤解されがちだが、ネットワークトポロジーの概要を格納するテーブルではない。むしろ、隣接するルーターから集めたルーティングテーブルに関する情報だけを格納している。EIGRPネットワークにおける送信先ネットワークの一覧と、それぞれのメトリック情報のテーブルである。そして、それぞれの送信先について、サクセサとフィージブルサクセサが(もしあれば)記述してある。ルーティングが安定している送信先は「パッシブ」、ルーティングに変更があり更新中の送信先は「アクティブ」とされている。
全ての送信先についての実際のルート(経路)を格納している。トポロジテーブルからサクセサ(およびもしあればフィージブルサクセサ)を持つ送信先ネットワークのエントリを取りだして格納している(不等コスト負荷分散を行うには variance コマンドを使う)。サクセサおよびフィージブルサクセサは、その送信先の次のホップのルーターとして機能する。
他の距離ベクトル型プロトコルとは異なり、EIGRPではトポロジテーブルを保守するための定期的なルート更新を行わない。ルーティング情報は新たな隣接ルーターが接続されたときに交換し、その後は変更部分だけを送信する。
EIGRPでは、各経路ごとに異なる5種類のメトリック情報を持っている。
遅延合計(Total Delay、10μ秒単位)
最小帯域幅(Minimum Bandwidth、kbit/s単位)
信頼性(Reliability、1から255の数値で、255が最も信頼できる)
負荷(Load、1から255の値で、255が最も負荷が高い)
最小MTU(実際には計算で使っていない)
デフォルトでは遅延合計と最小帯域幅だけが使われるが、管理者がそれぞれのメトリック情報の収集を必要に応じて設定できる。
経路を比較するとき、以下のような式にこれらメトリック情報を入れて計算し、複合メトリック値を求める。
\bigg [ \bigg ( K_1 \cdot \text{Bandwidth} + \frac{K_2 \cdot \text{Bandwidth}{256-\text{Load} + K_3 \cdot \text{Delay}
\bigg )
\cdot \frac {K_5}{K_4 + \text{Reliability} \bigg ] \cdot 256
式に出現する定数(K_1 から K_5)はユーザー設定可能で、これによって動作が変化する。なお、K_5 が0の場合(デフォルト設定)には \tfrac {K_5}{K_4 + \text{Reliability} という項を1とみなして計算上考慮しないことになっている。
K_1 と K_3 はデフォルトでは1で、他の定数はデフォルトで0である。したがってデフォルト設定では上記の式が (Bandwidth + Delay) * 256 となっている。
EIGRPによるルーティングを行うネットワークでは、明らかに全てのルーターでこれらの定数を同じ設定にする必要がある。さもないと恒久的なルーティングループが生じる可能性が出てくる。シスコのEIGRPルーターは、これらの定数値が一致しない場合はエラーを報告し、他のルーターと隣接関係を形成しない。
EIGRPは帯域幅と遅延のメトリック情報を以下の計算でスケーリングする。
EIGRPの帯域幅 = 107 / インタフェースの帯域幅
EIGRPの遅延 = インタフェースの遅延 / 10
シスコのルーターでは、インタフェースの帯域幅は設定可能な静的パラメータであり、kbit/s単位である。107 kbit/s(つまり10Gbit/s)という値をインタフェースの帯域幅で割った値を上述の複合メトリック値の計算式で使用する。同様にインタフェースの遅延も設定可能な静的パラメータであり、μ秒単位である。これを10で割った値は10μ秒単位の値となり、それを上述の計算式で使用する。
IGRPでも基本的に同じ計算式で複合メトリック値を計算するが、IGRPの計算式では256という係数が使われていない。この係数はEIGRPとIGRPの後方互換性を保つ目的で導入された。複合メトリック値はIGRPでは24ビットの値だが、EIGRPでは32ビットの値になっている。したがって、24ビットの値を256倍することで8ビット左へシフトしたのと同じことになり、値が32ビットに拡張される。このため、EIGRPとIGRPの間で情報を交換する際には自動的に256倍したり256で割って変換している。
EIGRPはそれぞれの経路のホップ数も保持しているが、メトリック計算にはホップ数は使われない。ホップ数は事前設定された最大値(デフォルトでは100で、1から255の範囲で設定可能)と比較する用途でのみ使用する。ホップ数が最大値を超えている経路はルーターによって到達不能と判断される。
ある送信先のサクセサ (successor) とは、以下の2つの条件を満たす次のホップのルーターである。
その送信先への最小距離を提供する。
何らかのルーティングループの一部でないことが保証されている。
最初の条件は、同じ送信先をアドバタイズしている全隣接ルーターのメトリック情報について、それぞれのリンクコストを加えた上で比較し、トータルの距離が最小の隣接ルーターを選べばよい。次の条件は、その送信先をアドバタイズしている全隣接ルーターについて、後述するフィージビリティコンディションを調べればよい。トポロジーによっては、1つの送信先にサクセサが複数存在することもある。
各送信先のサクセサはトポロジテーブルに記録され、さらにルーティングテーブルでその送信先の次のホップを示すのに使われる。
ある送信先のフィージブルサクセサ (feasible successor) とは、以下の条件を満たす次のホップのルーターである。
何らかのルーティングループの一部でないことが保証されている。
サクセサと同じく、フィージビリティコンディション(後述)を調べればよい。
したがって、サクセサであれば必ずフィージブルサクセサでもある。しかし、EIGRPを解説した文書では「フィージブルサクセサ」はループフリーの経路を持っているがサクセサではない(距離が最小でない)ルーターだけを指すとされていることが多い。そういう意味では、到達可能な1つの送信先には常に1つのサクセサがあるが、フィージブルサクセサは存在しない場合があることになる。
フィージブルサクセサはサクセサと同じ送信先への経路を提供できるが、距離が長い。ルーターはいつでも警告なしにパケットをサクセサまたはフィージブルサクセサ経由で「パッシブ」な送信先に送信でき、そのパケットが適切に転送されることを期待できる。フィージブルサクセサもトポロジテーブルに記録される。
フィージブルサクセサは、サクセサまたはサクセサとのリンクに障害が発生した場合のバックアップ経路を提供する。不等コスト負荷分散(経路コストと反比例するようにネットワークトラフィックを分散させること)を行う場合、フィージブルサクセサは負荷分散された送信先のルーティングテーブルで次のホップとして使われる。
デフォルトでは、1つの送信先のサクセサおよびフィージブルサクセサをルーティングテーブルに格納できる個数は4個に制限されている。この制限は1から6までの範囲で設定変更できる。最新の Cisco IOS(12.4以降)では1から16まで設定可能になっている。
トポロジテーブルでは、送信先それぞれにパッシブまたはアクティブという印がついている。パッシブ状態では、その送信先についてのサクセサが特定されている。サクセサがフィージビリティコンディションを満たさなくなり、かつフィージブルサクセサがない場合(すなわちバックアップ経路がない場合)、その送信先はアクティブ状態とされる。隣接ルーターへのあらゆるクエリに応答が返ってきた場合、アクティブ状態からパッシブ状態に戻る。なお、ある送信先のサクセサがフィージビリティコンディションを満たさなくなっても、フィージブルサクセサがある場合はフィージブルサクセサのうちトータルの距離が最小のものを新たなサクセサに選ぶので、パッシブ状態のままとなる。
アドバタイズ距離 (AD) とは、送信先ネットワークへの経路に沿った複合メトリックであり、上流隣接ルーターによってアドバタイズされる。報告距離とも呼ばれ、サクセサである隣接ルーターを経由したときの送信先との最小距離と等しい。
到達可能距離 (FD) とは、あるルーターから特定の送信先への既知の最小の距離である。これはアドバタイズ距離 (AD) にそのADを送信した隣接ルーターまでのコストを加えた値である。なお、このメトリック情報は「その経路が最近アクティブからパッシブ状態になった時点」以降の最小距離である。すなわち経路がパッシブ状態であればFDは距離が減少する場合のみ更新され、さもなくば更新されない。一方、経路をアクティブ状態にする必要が生じた場合、経路がアクティブ状態からパッシブ状態になったときにFDが更新される。このときFDは増加することもある。アクティブ状態からパッシブ状態への変化を契機として、その経路の新たな履歴が開始される。
例えば、新たに発見された送信先 X への経路がアクティブからパッシブになり、距離が10だったとする。ルーターはADとFDを10とする。その後距離が10から8に減少したとする。パッシブ状態のままなので(距離の減少はフィージビリティコンディションには影響しないため)、ルーターはADとFDを8とする。さらにその後、距離が12に増加したが、サクセサとフィージブルサクセサはそのままだとする。その場合、ADは12に更新されるが、FDは8のままとなる。つまり、ADとFDが一致しなくなる。その後サクセサが障害状態になり、他のフィージブルサクセサが存在しないとする。するとその経路はアクティブ状態となり、ルーターは隣接ルーターに送信先 X の新たな経路を問い合わせる。新たに見つかった経路の距離が100だったとすると、ルーターは経路をパッシブ状態にした上でADとFDを100とする。
フィージビリティコンディションとは、EIGRPネットワークにおけるループフリー(ループがない状態)の十分条件である。サクセサとフィージブルサクセサは送信先までのループフリーな経路を持つことを保証されており、そのためにフィージビリティコンディションを使う。その大まかな条件は非常に単純である。すなわち、「ある送信先について、隣接ルーターが距離をアドバタイズしていて、その距離が到達可能距離以下であれば、その隣接ルーターはその送信先のループフリーな経路上にある」というものである。言い換えれば、「ある送信先について、ある隣接ルーターがその送信先に既知のルーターよりも近いと知らせてきた場合、その隣接ルーターはその送信先のループフリーな経路上にある」ということになる。
正確に言えば、ある送信先について AD < FD となる隣接ルーターはその送信先へのループフリーな経路上にある。
この条件は Source Node Condition とも呼ばれ、SRIの J. J. Garcia-Luna-Aceves が提案している条件の1つである。Source Node Condition は Diffusing Update Algorithm (DUAL) に関する論文にある。
この条件が十分条件であって必要条件ではないという点は重要である。すなわち、この条件を満たす隣接ルーターはループフリーな経路上にあるが、この条件を満たさなくてもループフリーな経路上にある隣接ルーターは存在しうる。しかしそのようなルーターは最短経路上にはないので、それを使わなくともネットワークの機能には大きな影響はない。そのような隣接ルーターがその送信先についてアクティブ状態となった場合、パッシブ状態に戻ったときに再評価されることになる。
show ip protocols (ルーティングプロトコルの状態を表示。動作しているEIGRPのAS番号ごとに K値やルータIDの情報、および自動集約の有無を確認できる)
show ip eigrp topology (EIGRPのトポロジテーブルを表示。サクセサ、フィージブルサクセサ、FD値、AD値が確認できる)
show ip eigrp interfaces (EIGRPが動作するインターフェースの情報。各インターフェイスで確立しているネイバー数も表示される。detailオプションあり)
show ip eigrp neighbors (EIGRPの隣接機器の情報を表示)
EIGRPは Classless Inter-Domain Routing (CIDR) を扱え、可変長サブネットマスクを使える。この点がIGRPからの大きな改善点である。逆に問題点はシスコの機器以外ではサポートされていないため、EIGRPを採用した組織で一種のベンダロックインに繋がる点である。またEIGRPは、ルーターが正確なネットワークトポロジーを知っていないとできない用途に使うことができない(例えば、MPLSのトラフィック・エンジニアリング)。
EIGRPはPDM (Protocol-Dependent Module) を使って、IP、IPv6、IPX、AppleTalkに対応したルーティングプロセスを別個に実行できる。しかし、これを使ってプロトコル間の変換はできない。
Cisco IOS ルーター上でかつてのクラスのあるIPアドレス方式を使うEIGRPの設定の例を以下に示す。
Router> enable
Router# config terminal
Router(config)# router eigrp ?
<1-65535>  Autonomous system number
Router(config)# router eigrp 1
Router(config-router)# network 192.168.0.0
Router(config-router)# end
下記は、クラスのないIPアドレスを使っている場合の設定例である。この例にあるワイルドカード 0.0.15.255 は、最大4094台のホストを持つサブネットを示している。これは、サブネットマスク 255.255.240.0 のビット単位の補数である。no auto-summary コマンドはクラスのあるネットワークとの境界での自動的な経路集約を防ぐもので、これを設定しないとループが発生する。
Router> enable
Router# config terminal
Router(config)# router eigrp 1
Router(config-router)# network 10.201.96.0 ?
A.B.C.D  EIGRP wild card bits
<cr>
Router(config-router)# network 10.201.96.0 0.0.15.255
Router(config-router)# no auto-summary
Router(config-router)# end