Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι

Transcript

1 Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι Ενότητα 10: Ζητήματα πινάκων δρομολόγησης & σύγχρονα πρωτόκολλα διανυσματικής απόστασης Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας Σε αυτή την ενότητα ασχολούμαστε με ζητήματα πινάκων δρομολόγησης καθώς και με σύγχρονα πρωτόκολλα διανυσματικής απόστασης. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας (1/2) Mέτρημα ως το άπειρο. Καθορισμός μίας μέγιστής μετρικής τιμής. Αποτροπή βρόχων δρομολόγησης με την χρήση χρονοδιακοπτών holddown. Τρόπος λειτουργία χρονοδιακόπτη holddown. Κανόνας της μεθόδου split horizon. Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning. 5

6 Περιεχόμενα ενότητας (2/2) Μέθοδος split horizon με poison reverse. Πρωτόκολλο IP (Internet protocol) και πεδίο TTL (Time To Live). Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης. Πρωτόκολλο RIP (Routing Information Protocol). Βιβλιογραφία. 6

7 Ζητήματα πινάκων δρομολόγησης & σύγχρονα πρωτόκολλα διανυσματικής απόστασης

8 Mέτρημα ως το άπειρο Μέτρημα ως το άπειρο είναι μια κατάσταση η οποία υφίσταται όταν ανακριβής ενημερώσεις δρομολόγησης αυξάνουν την τιμή της μετρικής μέχρι το άπειρο για ένα δίκτυο που δεν είναι πλέον προσβάσιμο. 8

9 Καθορισμός μίας μέγιστής μετρικής τιμής Για να σταματήσει τελικά η ανεξέλεγκτη προσαύξηση της τιμής της μετρικής, ορίζουμε ως "άπειρο" την μέγιστη τιμή της μετρικής. Για παράδειγμα, το RIP ορίζει ως άπειρο τα 16 άλματα, που είναι μια άπιαστη τιμή μετρικής. Μόλις οι δρομολογητές "μετρήσουν ως το άπειρο," σηματοδοτούν αυτή την διαδρομή ως απρόσιτη. 9

10 Αποτροπή βρόχων δρομολόγησης με την χρήση χρονοδιακοπτών holddown (1/5) Νωρίτερα μάθαμε ότι τα πρωτόκολλα διανυσματικής απόστασης χρησιμοποιούν ενημερώσεις εναυσμάτων για να επιταχύνουν την διαδικασία της σύγκλισης. Ακόμα μάθαμε ότι επιπροσθέτως με τις ενημερώσεις εναυσμάτων οι δρομολογητές χρησιμοποιούν και πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης, στέλνουν επίσης και περιοδικές ενημερώσεις. 10

11 Αποτροπή βρόχων δρομολόγησης με την χρήση χρονοδιακοπτών holddown (2/5) Ας φανταστούμε ότι ένα συγκεκριμένο δίκτυο είναι ασταθές. Οι ρυθμίσεις της κατάστασης της διεπαφής είναι up στην συνέχεια την κάνουμε down και μετά πάλι up με γρήγορη διαδοχή αλλαγής. Τότε δημιουργείται μια αναστάτωση-αναταραχή στην διαδρομή. Χρησιμοποιώντας ενημερώσεις εναυσμάτων, οι δρομολογητές μπορεί να αντιδράσουν πολύ γρήγορα και να δημιουργήσουν εν αγνοία τους ένα βρόχο δρομολόγησης. 11

12 Αποτροπή βρόχων δρομολόγησης με την χρήση χρονοδιακοπτών holddown (3/5) Ένας βρόχος δρομολόγησης θα μπορούσε επίσης να δημιουργηθεί από μια περιοδική ενημέρωση που αποστέλλεται από τους δρομολογητές κατά τη διάρκεια της αστάθειας του δικτύου. Χρονοδιακόπτες Holddown: Εμποδίζουν την δημιουργία βρόχων δρομολόγησης από αυτές τις καταστάσεις. Βοηθάνε να αποφευχθεί η κατάσταση μετρικής ως το άπειρο. 12

13 Αποτροπή βρόχων δρομολόγησης με την χρήση χρονοδιακοπτών holddown (4/5) Χρονοδιακόπτες Holddown (Συνέχεια): Χρησιμοποιούνται για να εμποδίσουν απλά μηνύματα ενημέρωσης από το να επαναεγκαταστήσουν μια διαδρομή που μπορεί να μην λειτουργεί σωστά. Ζητούν από τους δρομολογητές να κρατήσουν για μια καθορισμένη χρονική περίοδο τυχόν αλλαγές που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις διαδρομές. 13

14 Αποτροπή βρόχων δρομολόγησης με την χρήση χρονοδιακοπτών holddown (5/5) Εάν η κατάσταση μιας διαδρομής χαρακτηριστεί ως down ή πιθανότατα down, τότε κάθε άλλη πληροφορία για αυτή την διαδρομή που περιέχει την ίδια κατάσταση ή και χειρότερη κατάσταση αγνοείται για ένα προκαθορισμένο χρονικό διάστημα (την περίοδο holddown). Αυτό σημαίνει ότι οι δρομολογητές θα αφήσουν μια διαδρομή στην συγκεκριμένη κατάσταση χαρακτηρισμένη ως απρόσιτη για ένα χρονικό διάστημα που είναι αρκετό για να διαδώσουν οι ενημερώσεις τους πίνακες δρομολόγησης με τις πιο πρόσφατες πληροφορίες. 14

15 Τρόπος λειτουργία χρονοδιακόπτη holddown (1/3) 1. Ένας δρομολογητής λαμβάνει μια ενημέρωση από έναν γείτονα που δείχνει ότι ένα δίκτυο που προηγουμένως ήταν προσβάσιμο δεν είναι πλέον. 2. Ο δρομολογητής σημειώνει το δίκτυο ως πιθανότατα down και ξεκινάει τον χρονοδιακόπτη holddown. 3. Εάν κατά την διάρκεια της holddown περιόδου ληφθεί κάποια άλλη ενημέρωση από οποιοδήποτε άλλο γειτονικό δρομολογητή που να έχει μια καλύτερη τιμή μετρικής για αυτό το δίκτυο, τότε το δίκτυο αναεγκαθιστάται και αφαιρείται ο χρονοδιακόπτης holddown. 15

16 Τρόπος λειτουργία χρονοδιακόπτη holddown (2/3) 4. Εάν κατά την διάρκεια της περιόδου holddown δεν ληφθεί κάποια άλλη ενημέρωση από οποιοδήποτε άλλο γειτονικό δρομολογητή με την ίδια ή και χειρότερη τιμή μετρικής για το δίκτυο αυτό, τότε αυτή η ενημέρωση αγνοείται. Έτσι, παραχωρείται περισσότερος χρόνος να διαδοθούν οι πληροφορίες που έχουν αλλάξει. 16

17 Τρόπος λειτουργία χρονοδιακόπτη holddown (3/3) 5. Οι δρομολογητές εξακολουθούν να προωθούν πακέτα σε δίκτυα προορισμού που είναι σημειωμένα ως πιθανότατα down. Αυτό επιτρέπει στον δρομολογητή να ξεπερνάει οποιοδήποτε πρόβλημα οφείλεται στην διακοπτόμενη συνδεσιμότητα. Αν το δίκτυο προορισμού είναι πραγματικά μη διαθέσιμο και τα πακέτα ακόμα προωθούνται, τότε δημιουργείται μαύρη τρύπα δρομολόγησης και διαρκεί μέχρι την λήξη του χρονοδιακόπτη holddown. 17

18 Κανόνας της μεθόδου split horizon (1/5) Μία άλλη μέθοδος που χρησιμοποιείται για την πρόληψη των βρόχων δρομολόγησης που προκαλούνται από την αργή σύγκλιση ενός πρωτοκόλλου δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης είναι η μέθοδος split horizon. Ο κανόνας της μεθόδου split horizon μας λέει ότι ένας δρομολογητής δεν πρέπει να αναγγέλλει ένα δίκτυο μέσω της διεπαφής από την οποία έγινε η ενημέρωση. 18

19 Κανόνας της μεθόδου split horizon (2/5) Εφαρμόζοντας την μέθοδο split horizon στην παρακάτω τοπολογία παράγονται οι ακόλουθες ενέργειες: Ο δρομολογητής R3 αναγγέλλει το δίκτυο στον δρομολογητή R2. Ο δρομολογητής R2 λαμβάνει την πληροφορία και ενημερώνει τον πίνακα δρομολόγησης του. Στην συνέχεια ο δρομολογητής R2 αναγγέλλει το δίκτυο στον δρομολογητή R1 μέσω της σειριακής διεπαφής S2/0. Ο δρομολογητής R2 δεν αναγγέλλει το δίκτυο στον δρομολογητή R3 μέσω της σειριακής διεπαφής S3/0 γιατί η διαδρομή προήλθε από αυτή την διεπαφή. 19

20 Κανόνας της μεθόδου split horizon (3/5) Ο δρομολογητής R1 λαμβάνει την πληροφορία και ενημερώνει τον πίνακα δρομολόγησης του. Λόγω της χρήσης της μεθόδου split horizon, και ο δρομολογητής R1 δεν αναγγείλει την πληροφορία σχετικά με το δίκτυο πίσω στον δρομολογητή R2. Ανταλλάσσονται πλήρεις ενημερώσεις δρομολόγησης, όχι όμως στις διαδρομές που παραβιάζεται ο κανόνας της μεθόδου split horizon. Εικόνα 1: Τοπολογία. Πηγή: Διδάσκων (2015). 20

21 Κανόνας της μεθόδου split Αποτελέσματα: horizon (4/5) Ο δρομολογητής R2 αναγγέλλει τα δίκτυα και στον δρομολογητή R1. Ο δρομολογητής R2 αναγγέλλει τα δίκτυα και στον δρομολογητή R3. Ο δρομολογητής R1 αναγγέλλει το δίκτυο στον δρομολογητή R2. Ο δρομολογητής R3 αναγγέλλει το δίκτυο στον δρομολογητή R2. 21

22 Κανόνας της μεθόδου split horizon (5/5) Ο δρομολογητής R2 στέλνει διαφορετικές ενημερώσεις δρομολόγησης στον δρομολογητή R1 και στον δρομολογητή R3. Σημείωση: Η μέθοδος Split horizon μπορεί να απενεργοποιηθεί από έναν διαχειριστή. Υπό ορισμένες συνθήκες, αυτό πρέπει να γίνει για να επιτευχθεί μια σωστή δρομολόγηση. 22

23 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (1/7) Route poisoning. H route poisoning είναι μια ακόμη μέθοδος που χρησιμοποιείται από τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης για να αποτρέψει την δημιουργία βρόχων δρομολόγησης. Η μέθοδος route poisoning σημειώνει την διαδρομή ως απρόσιτη σε μια ενημέρωση δρομολόγησης που στέλνεται σε άλλους δρομολογητές. Απρόσιτη ερμηνεύεται ως μια μετρική που έχει οριστεί στο μέγιστο. Για το RIP, μια poisoned route έχει τιμή μετρικής

24 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (2/7) Προκύπτει η ακόλουθη διαδικασία στην παραπάνω τοπολογία: Το δίκτυο καθίσταται ως μη διαθέσιμο λόγω της αποτυχίας σύνδεσης. Ο δρομολογητής R3 κάνει poisons την τιμή της μετρικής δίνοντας της την τιμή 16 και στη συνέχεια στέλνει ένα έναυσμα ενημέρωσης δηλώνοντας ότι το δίκτυο δεν είναι διαθέσιμο. Ο δρομολογητής R2 επεξεργάζεται αυτήν την ενημέρωση. Για τον λόγο ότι η μετρική είναι 16, ο δρομολογητής R2 ακυρώνει την καταχώρηση δρομολόγησης στον πίνακα δρομολόγησης του. 24

25 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (3/7) Ο δρομολογητής R2 στη συνέχεια στέλνει την poison ενημέρωση στον δρομολογητή R1, υποδεικνύοντας ότι η διαδρομή δεν είναι διαθέσιμη, και πάλι με τον καθορισμό της μετρικής τιμής σε 16. Ο δρομολογητής R1 επεξεργάζεται την ενημέρωση και ακυρώνει την καταχώρηση δρομολόγησης του δικτύου στον πίνακα δρομολόγησης του. 25

26 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (4/7) Η μέθοδος route poisoning επιταχύνει την διαδικασία σύγκλισης καθώς οι πληροφορία σχετικά με το δίκτυο εξαπλώνεται πιο γρήγορα μέσα στο δίκτυο από το να περιμένει τον μετρητή αλμάτων να φτάσει στο "άπειρο". 26

27 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (5/7) Η poison reverse μπορεί να συνδυαστεί με την τεχνική της μεθόδου split horizon. Η μέθοδος ονομάζεται split horizon με poison reverse. Ο κανόνας της μεθόδου split horizon με poison reverse ισχύει κατά την αποστολή ενημερώσεων μέσω μιας συγκεκριμένη διεπαφής, και ορίζει όλα τα δίκτυα που μαθεύτηκαν από αυτή την διεπαφή ως απρόσιτα. 27

28 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (6/7) Η έννοια-ιδέα της μεθόδου split horizon με poison reverse είναι ότι το να λέει ρητά σε έναν δρομολογητή να αγνοήσει μια διαδρομή είναι καλύτερο από το να μην του το λέει. Στην τοπολογίας του παραδείγματος: Το δίκτυο καθίσταται ως μη διαθέσιμο λόγω της αποτυχίας σύνδεσης. Ο δρομολογητής R3 κάνει poisons στο μετρικό δίνοντας του την τιμή 16 και στη συνέχεια στέλνει μια ενημέρωση έναυσμα δηλώνοντας ότι το δίκτυο δεν είναι διαθέσιμο. Ο δρομολογητής R2 επεξεργάζεται αυτήν την ενημέρωση, στην συνέχεια ακυρώνει την καταχώρηση δρομολόγησης στον πίνακα δρομολόγησης του, και στέλνει απευθείας μια poison reverse πίσω στον δρομολογητή R3. 28

29 Μέθοδος split horizon με poison reverse ή route poisoning (7/7) Η poison reverse είναι μια ειδική περίσταση που παρακάμπτει την μέθοδο split horizon. Αυτό συμβαίνει για να διασφαλιστεί ότι ο δρομολογητής R3 δεν είναι ευπαθής σε εσφαλμένες ενημερώσεις σχετικά με το δίκτυο Σημείωση: Η μέθοδος split horizon είναι ενεργοποιημένη από προεπιλογή. Ωστόσο η μέθοδος split horizonμε poison reverse δεν μπορεί να είναι η προεπιλογή σε όλες τις εφαρμογές του IOS. 29

30 Πρωτόκολλο IP και πεδίο TTL (1/3) Το TTL είναι ένα 8-bit πεδίο στην κεφαλίδα IP που περιορίζει τον αριθμό των αλμάτων που μπορεί να διασχίσει ένα πακέτο μέσα στο δίκτυο πριν από την απόρριψή του. Ο σκοπός του πεδίου TTL είναι να αποφευχθεί μια κατάσταση κατά την οποία ένα μη παραδοτέο πακέτο συνεχίζει να κυκλοφορεί ασταμάτητα στο δίκτυο. To 8-bit πεδίο TTL ορίζεται με μια τιμή από τη συσκευή πηγής του πακέτου. 30

31 Πρωτόκολλο IP και πεδίο TTL (2/3) Η τιμή του πεδίου TTL μειώνεται κατά ένα σε κάθε δρομολογητή της διαδρομής προς τον προορισμό του. Εάν η τιμή του πεδίου TTL φτάσει το μηδέν πριν φτάνει το πακέτο στον προορισμό του, τότε το πακέτο απορρίπτεται και ο δρομολογητής στέλνει ένα μήνυμα λάθους ICMP (Internet Control Message Protocol) πίσω στην πηγή του πακέτου IP. 31

32 Πρωτόκολλο IP και πεδίο TTL (3/3) Ακόμη και στην περίπτωση ενός βρόχου δρομολόγησης τα πακέτα δεν θα κάνουν ασταμάτητους βρόχους στο δίκτυο. Τελικά η τιμή του πεδίου TTL θα μειωθεί στο 0 και το πακέτο θα απορριφθεί από τον δρομολογητή. 32

33 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης Υπάρχουν μόνο δυο επιλογές πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης, το πρωτόκολλο RIP ή το πρωτόκολλο EIGRP. Η απόφαση σχετικά με το ποιο πρωτόκολλο δρομολόγησης θα χρησιμοποιηθεί σε μια δεδομένη κατάσταση επηρεάζεται από μια σειρά παραγόντων, όπως: Το μέγεθος του δικτύου. Την συμβατότητα μεταξύ των μοντέλων των δρομολογητών. Τις διοικητικές γνώσεις που απαιτούνται. 33

34 Πρωτόκολλο RIP (1/4) Με τα χρόνια, το πρωτόκολλο RIP έχει εξελιχθεί από ένα πρωτόκολλο ταξικής δρομολόγησης (το RIPv1) σε ένα πρωτόκολλο αταξικής δρομολόγησης (το RIPv2). Το πρωτόκολλο RIPv2 είναι ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο δρομολόγησης που λειτουργεί σε ένα περιβάλλον μεικτών προμηθευτών δρομολογητών. Οι δρομολογητές που κατασκευάζονται από διάφορες εταιρείες μπορούν να επικοινωνούν χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο RIP. 34

35 Πρωτόκολλο RIP (2/4) Είναι ένα από τα ευκολότερα πρωτόκολλα δρομολόγησης για να ρυθμίσετε, καθιστώντας το μια καλή επιλογή για μικρά δίκτυα. Ωστόσο, το πρωτόκολλο RIPv2 εξακολουθεί να έχει περιορισμούς. Τόσο το πρωτόκολλο RIPv1 και το πρωτόκολλο RIPv2 έχουν μια μετρική διαδρομή που βασίζεται μόνο στον μετρητή αλμάτων ο οποίος οριοθετείτε στα 15 άλματα. 35

36 Πρωτόκολλο RIP (3/4) Χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου RIP: Υποστηρίζει την μέθοδο split horizon και την μέθοδο split horizon με poison reverse για να αποτρέψει την δημιουργία βρόχων. Είναι σε θέση να εξισορροπήσει φορτίο γραμμής έως και έξι μονοπατιών που έχουν ίδιο κόστος. Η προεπιλογή είναι τέσσερα μονοπάτια με το ίδιο κόστος. 36

37 Πρωτόκολλο RIP (4/4) Το πρωτόκολλο RIPv2 παρουσιάζει τις ακόλουθες βελτιώσεις από το πρωτόκολλο RIPv1: Περιλαμβάνει τη μάσκα υποδικτύου στις ενημερώσεις δρομολόγησης, καθιστώντας το ως ένα πρωτόκολλο αταξικής δρομολόγησης. Έχει μηχανισμού ελέγχου ταυτότητας για να διασφαλίσει τις ενημερώσεις του πίνακα δρομολόγησης. Υποστηρίζει την VLSM(μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους). Χρησιμοποιεί τις multicast διευθύνσεις αντί για broadcast διευθύνσεις. Υποστηρίζει την χειροκίνητη(όχι αυτόματη) συνόψιση διαδρομής. 37

38 Βιβλιογραφία 1. CCNA αυτοδιδασκαλία: Διασύνδεση συσκευών δικτύου Cisco (ICND), (Επιμέλεια) Steve McQuerry. 2. Δίκτυα υπολογιστών: Το πρώτο βώμα, Wendell Odom. 3. Ασκήσεις προσομοίωσης δικτύων, Emad Aboelela. 4. Εργαστηριακά μαθήματα στα δίκτυα και διαδίκτυα υπολογιστών, Βασίλειος Τσαουσίδης, Ελευθέριος Μαμάτας, Ιωάννης Ψαρράς, Ευστράτιος Κοσμίδης, Στυλιανός Δημητρίου. 38

39 Τέλος Ενότητας

40 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Νικολάου Σπύρος. «Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 40

41 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο. που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο. που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο. Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. 41

42 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς. το Σημείωμα Αδειοδότησης. τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων. το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει). μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 42

43 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. Βιβλιογραφικές Πηγές. 43