Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών

Transcript

1 Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών Ενότητα 3: Διευθυνσιοδότηση Άγγελος Μιχάλας 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 τη διευθυνσιοδότηση. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας (1/2) Βέλτιστο μονοπάτι. Μετρική αλμάτων και μετρική εύρους. Εξισορρόπηση ισότιμων μετρήσεων. Ισότιμα και μη ισότιμα μονοπάτια. Προσδιορισμός μονοπατιού. Λειτουργία μεταγωγής. Ταξική διευθυνσιοδότηση IP. Bits υψηλής τάξης. 5

6 Περιεχόμενα ενότητας (2/2) Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4. Αταξική διευθυνσιοδότηση IP. Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής. Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους. VLSM και διευθύνσεις IP. CIDR - Σύνοψη διαδρομής. Βιβλιογραφία. 6

7 Διευθυνσιοδότηση

8 Βέλτιστο μονοπάτι (1/6) Για να προσδιοριστεί το καλύτερο μονοπάτι ενός δρομολογητή επιβάλλεται η αξιολόγηση πολλών μονοπατιών προς το ίδιο δίκτυο προορισμού και η επιλογή του καλύτερου ή του μικρότερου σε μήκος μονοπατιού για να φτάσουμε σε αυτό το δίκτυο. Όταν υπάρχουν πολλαπλά μονοπάτια που όλα φτάνουν το ίδιο δίκτυο,το κάθε μονοπάτι χρησιμοποιεί διαφορετική διεπαφή εξόδου στον δρομολογητή για να φτάσει αυτό το δίκτυο. 8

9 Βέλτιστο μονοπάτι (2/6) Το καλύτερο μονοπάτι επιλέγεται από το πρωτόκολλο δρομολόγησης που βασίζεται στην τιμή ή την μέτρηση που κάνει για να υπολογίσει την απόσταση που χρειάζεται να διανύσει για να φτάσει το δίκτυο. Κάποια πρωτόκολλα δρομολόγησης, όπως το RIP, χρησιμοποιούν έναν απλό μετρητή αλμάτων(hopcount),που υπολογίζει απλά τον αριθμό των δρομολογητών μεταξύ του δρομολογητή και του δικτύου του προορισμού. 9

10 Βέλτιστο μονοπάτι (3/6) Αλλά πρωτόκολλα δρομολόγησης, όπως το OSPF, προσδιορίζουν πιο είναι το μικρότερο σε μήκος μονοπάτι εξετάζοντας το εύρος των συνδέσμων, και επιλέγουν να χρησιμοποιήσουν τους συνδέσμους με το μικρότερο εύρος από τον δρομολογητή προς το δίκτυο του προορισμού. Τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης συνήθως έχουν τους δικούς τους κανόνες και τις δικές τους μετρήσεις για να δημιουργήσουν και να ενημερώσουν τους πίνακες δρομολόγησης. 10

11 Βέλτιστο μονοπάτι (4/6) Μια μετρική είναι η ποσοτική αξία που υπολογίζει την απόσταση μιας διαδρομής. Θεωρείται, το καλύτερο μονοπάτι για ένα δίκτυο, αυτό το μονοπάτι με την μικρότερη μέτρηση. Για παράδειγμα, ένας δρομολογητής θα επιλέξει ένα μονοπάτι που είναι 5 άλματα μακριά αντί για ένα μονοπάτι που θα είναι 10 άλματα μακριά. 11

12 Βέλτιστο μονοπάτι (5/6) Ο πρωταρχικός στόχος του πρωτοκόλλου δρομολόγησης είναι να προσδιορίσει το καλύτερο μονοπάτι για κάθε διαδρομή και να το συμπεριλάβει στον πίνακα δρομολόγησης. Ο αλγόριθμος δρομολόγησης δημιουργεί μια τιμή, ή μια μέτρησης για κάθε μονοπάτι μέσα στο δίκτυο. Οι μετρήσεις μπορεί να βασίζονται είτε σε κάποιο μεμονωμένο χαρακτηριστικό είτε σε διάφορα χαρακτηριστικά ενός μονοπατιού. 12

13 Βέλτιστο μονοπάτι (6/6) Κάποια πρωτόκολλά δρομολόγησης επιλέγουν την διαδρομή τους βασιζόμενοι σε πολλές μετρήσεις, ενώνοντας τες σε μια μέτρηση. Όσο μικρότερη είναι η τιμή της μέτρησης, τόσο καλύτερο θεωρείτε το μονοπάτι. 13

14 Μετρική αλμάτων και μετρική εύρους (1/2) Μετρική αλμάτων. Η μετρική αλμάτων είναι το αριθμητικό σύνολο των δρομολογητών που πρέπει να περάσει ένα πακέτο για να φτάσει στον προορισμό του. Κάθε δρομολογητής ισούται με ένα άλμα. Μια μετρική τεσσάρων αλμάτων υποδεικνύει ότι ένα πακέτο πρέπει να περάσει από τέσσερις δρομολογητές για να φτάσει στον προορισμό του. Εάν είναι διαθέσιμα πολλαπλά μονοπάτια προς τον προορισμό, το πρωτόκολλο δρομολόγησης, όπως το RIP, επιλέγει το καλύτερο μονοπάτι με τον μικρότερο αριθμό αλμάτων. 14

15 Μετρική αλμάτων και μετρική Το εύρος ζώνης. εύρους (2/2) Το εύρος ζώνης είναι η χωρητικότητα δεδομένων ενός συνδέσμου, κάποιες φορές αναφέρεται ως ταχύτητα του συνδέσμου. Το καλύτερο μονοπάτι προς ένα δίκτυο προσδιορίζεται από το μονοπάτι των συσσωρευμένων συνδέσμων που έχουν τις υψηλότερες τιμές εύρους, ή τους γρηγορότερους συνδέσμους. 15

16 Εξισορρόπηση ισότιμων μετρήσεων (1/3) Θα αναρωτιέστε τι συμβαίνει όταν ο πίνακας δρομολόγησης έχει δύο ή περισσότερα μονοπάτια με την ίδια μετρική προς το ίδιο δίκτυο προορισμού. Όταν ο δρομολογητής έχει πολλαπλά μονοπάτια προς το δίκτυο προορισμού και η τιμή της μετρικής (είτε έγινε με μετρική αλμάτων είτε με εύρος είτε άλλο) είναι η ίδια, αυτό το ονομάζουμε ως ισότιμη μετρική (equal cost metric), και ο δρομολογητής θα εκτελέσει εξισορρόπηση ισότιμων μετρήσεων (equal cost load balancing). 16

17 Εξισορρόπηση ισότιμων μετρήσεων (2/3) Εικόνα 1. Εξισορρόπηση ισότιμων μετρήσεων. Πηγή: Διδάσκων (2015). 17

18 Εξισορρόπηση ισότιμων μετρήσεων (3/3) Ο πίνακας δρομολόγησης θα περιέχει το δίκτυο προορισμού αλλά θα έχει πολλαπλές διεπαφές εξόδου προς αυτό, μια διεπαφή για κάθε ισότιμο μονοπάτι. Ο δρομολογητής θα προωθήσει τα πακέτα χρησιμοποιώντας τις πολλαπλές διεπαφές εξόδου που βρίσκονται στον πίνακα δρομολόγησης του. 18

19 Ισότιμα και μη ισότιμα μονοπάτια Ο δρομολογητής μπορεί να στείλει πακέτα πέραν πολλαπλών δικτύων ακόμα και όταν το αποτέλεσμα της μετρικής δεν είναι το ίδιο εάν χρησιμοποιεί ένα πρωτόκολλο δρομολόγησης που έχει αυτή την δυνατότητα. Αυτό είναι γνωστό ως εξισορρόπηση μη ισότιμων μετρήσεων. Το EIGRP (όπως και το IGRP) είναι τα μοναδικά πρωτόκολλα δρομολόγησης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξισορρόπηση μη ισότιμων μετρήσεων. 19

20 Προσδιορισμός μονοπατιού (1/6) Η προώθηση πακέτου προϋποθέτει δυο λειτουργίες: Την λειτουργία προσδιορισμού μονοπατιού. Λειτουργία διαμεταγωγής. Η λειτουργία προσδιορισμού μονοπατιού είναι η διαδικασία που ο δρομολογητής προσδιορίζει ποιο μονοπάτι θα χρησιμοποιήσει για να προωθήσει ένα πακέτο. 20

21 Προσδιορισμός μονοπατιού (2/6) Για να προσδιορίσει το καλύτερο μονοπάτι, ο δρομολογητής ψάχνει στον πίνακα δρομολόγησης του για μια διεύθυνση δικτύου που να ταιριάζει με την IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου. Θα προκύψει ένα από τα ακόλουθα αποτελέσματα προσδιορισμού μονοπατιού. 21

22 Προσδιορισμός μονοπατιού (3/6) 1. Απευθείας συνδεδεμένο δίκτυο. Εάν η διεύθυνση IP του προορισμού του πακέτου ανήκει σε μια συσκευή ενός δικτύου που είναι απευθείας συνδεδεμένο με μια από τις διεπαφές του δρομολογητή, τότε αυτό το πακέτο προωθείτε απευθείας σε αυτή την συσκευή. Αυτό σημαίνει ότι η IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου είναι η διεύθυνση φιλοξενητή σε αυτό το δίκτυο όπως και η διεπαφή του δρομολογητή. 22

23 Προσδιορισμός μονοπατιού (4/6) 2. Απομακρυσμένο δίκτυο. Εάν η IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου ανήκει σε ένα απομακρυσμένο δίκτυο τότε το πακέτο προωθείται σε άλλον δρομολογητή. Τα απομακρυσμένα δίκτυα μπορούμε να τα φτάσουμε μόνο προωθώντας τα πακέτα σε άλλους δρομολογητές. 23

24 Προσδιορισμός μονοπατιού (5/6) 3. Δεν προσδιορίστηκε διαδρομή. Εάν η IP διεύθυνση προορισμού του πακέτου δεν ανήκει ούτε σε απευθείας συνδεδεμένο ούτε σε απομακρυσμένο δίκτυο, και εάν ο δρομολογητής δεν έχει μια προκαθορισμένη διαδρομή, τότε το πακέτο απορρίπτεται. Ο δρομολογητής στέλνει ένα απρόσιτο μήνυμα ICMP στην IP διεύθυνση της πηγής του πακέτου. 24

25 Προσδιορισμός μονοπατιού (6/6) Στα πρώτα δύο αποτελέσματα, ο δρομολογητής επαναενθυλακώνει το πακέτο IP στην μορφή πλαισίου συνδέσμου δεδομένων του 2ου στρώματος της διεπαφής εξόδου. Το είδος της ενθυλάκωσης του 2ου στρώματος καθορίζεται από το είδος της διεπαφής. Για παράδειγμα, εάν η διεπαφή εξόδου είναι FastEthernet, τότε το πακέτο ενθυλακώνεται σε πλαίσιο Ethernet. Εάν η διεπαφή εξόδου είναι μια σειριακή διεπαφή που ρυθμίστηκε για το πρωτόκολλο PPP, τότε το IP πακέτο θα ενθυλακωθεί σε πλαίσιο PPP. 25

26 Λειτουργία μεταγωγής (1/3) Αφού ο δρομολογητής έχει προσδιορίσει την διεπαφή εξόδου χρησιμοποιώντας την λειτουργία προσδιορισμού μονοπατιού, ο δρομολογητής χρειάζεται να ενθυλακώσει το πακέτο στο πλαίσιο συνδέσμου δεδομένων της outgoing διεπαφής. Η λειτουργία μεταγωγής είναι η διαδικασία που χρησιμοποιεί ο δρομολογητής για να λάβει ένα πακέτο σε μια διεπαφή και να το προωθήσει σε κάποια άλλη. 26

27 Λειτουργία μεταγωγής (2/3) Μια βασική ευθύνη της λειτουργίας μεταγωγής είναι να ενθυλακώνει τα πακέτα στον κατάλληλο τύπο πλαισίου συνδέσμου δεδομένων για τον σύνδεσμο δεδομένων outgoing. Τι κάνει ένας δρομολογητής με το πακέτο που έλαβε ένα δίκτυο και προορίζεται για κάποιο άλλο δίκτυο; Ο δρομολογητής εκτελεί τα τρία ακόλουθα σημαντικά βήματα. 27

28 Λειτουργία μεταγωγής (3/3) 1. Παραχωρεί το πακέτο του 3 ου στρώματος αφαιρώντας την επικεφαλίδα πλαισίου του 2ου στρώματος και του trailer. 2. Εξετάζει την διεύθυνση IP του προορισμού του IP πακέτου για να βρει το καλύτερο μονοπάτι στον πίνακα δρομολόγησης. 3. Ενθυλακώνει το πακέτου του 3 ου στρώματος σε καινούργιο πλαίσιο 2 ου στρώματος και προωθεί το πλαίσιο έξω στην διεπαφή εξόδου. 28

29 Ταξική διευθυνσιοδότηση IP (1/2) Όταν δημιουργήθηκε το ARPANET το 1969, κανείς δεν περίμενε ότι από τα ταπεινά ξεκινήματα αυτού του ερευνητικού έργου θα ξεπηδούσε το διαδίκτυο. Μέχρι το 1989, το ARPANET είχε μετατραπεί σε αυτό που λέμε σήμερα διαδίκτυο. Κατά την επόμενη δεκαετία, ο αριθμός των φιλοξενητών στο διαδίκτυο αυξήθηκε ραγδαία, από φιλοξενητές τον Οκτώβριο του 1989, σε πάνω από 72 εκατομμύρια μέχρι το τέλος της χιλιετίας. 29

30 Ταξική διευθυνσιοδότηση IP (2/2) Από τον Ιανουάριο του 2007, υπήρχαν πάνω από 433 εκατομμύρια φιλοξενητές στο διαδίκτυο. Χωρίς την εισαγωγή της VLSM και της CIDR που συμβολιζόταν το 1993 ως RFC 1519, την NAT (τεχνική μετατροπής διευθύνσεων δικτύου) που το 1994 συμβολίζονταν ως RFC 1631, και την ιδιωτική διευθυνσιοδότηση που το 1996 συμβολίζονταν ως RFC 1918, ο χώρος διευθύνσεων του 32-bit πρωτοκόλλου IPv4 θα εξαντλούνταν. 30

31 Bits υψηλής τάξης (1/4) Οι διευθύνσεις του IPv4 είχαν αρχικά κατανεμηθεί βάση των κατηγοριών. Στην αρχική περιγραφή του IPv4 (RFC 791) που κυκλοφόρησε το 1981, οι συγγραφείς θέσπισαν τις κατηγορίες για να παρέχουν τρία διαφορετικά μεγέθη δικτύων για μεγάλες, μεσαίες και μικρές οργανώσεις. Ως αποτέλεσμα, οι διευθύνσεις κατηγοριών Α, Β και Γ ορίστηκαν με μια συγκεκριμένη μορφή για τα bits υψηλής τάξης. Τα bits υψηλής τάξης είναι οι αριστερότερα bits σε μια 32- bit διεύθυνση. 31

32 Bits υψηλής τάξης (2/4) Οι διευθύνσεις της κλάσης Α αρχίζουν με 0 bit. Ως εκ τούτου, όλες οι διευθύνσεις από έως ανήκουν στην κλάση Α. Η διεύθυνση προορίζεται για την προεπιλεγμένη δρομολόγηση και η διεύθυνση προορίζεται για τη δοκιμή loopback. Οι διευθύνσεις της κλάσης Β αρχίζουν με ένα 1 bit και ένα 0 bit (δηλαδή τα δυο πρώτα του bit είναι 10). Ως εκ τούτου, όλες οι διευθύνσεις από έως ανήκουν στην κλάση Β. 32

33 Bits υψηλής τάξης (3/4) Οι διευθύνσεις της κλάσης Γ αρχίζουν με δύο 1 bits και ένα 0 bit (δηλαδή ξεκινούν με 110 ). Οι διευθύνσεις της κατηγορίας Γ κυμαίνονται από έως Οι υπόλοιπες διευθύνσεις έχουν κρατηθεί για multicasting και τις μελλοντικές χρήσεις. 33

34 Bits υψηλής τάξης (4/4) Οι multicast διευθύνσεις αρχίζουν με τρεις 1bits και ένα 0 bit(δηλαδή 1110 ). Οι multicast διευθύνσεις χρησιμοποιούνται για να προσδιορίσουν μια ομάδα φιλοξενητών που είναι μέρος μιας multicast ομάδας. Αυτό βοηθάει να μειωθεί η ποσότητα των πακέτων που επεξεργάζονται οι φιλοξενητές, ιδιαίτερα όσον αφορά τα broadcast μέσα. θα δούμε ότι τα πρωτόκολλα δρομολόγησης RIPv2, EIGRP και OSPF χρησιμοποιούν καθορισμένες multicast διευθύνσεις. Οι IP διευθύνσεις που αρχίζουν με τέσσερα 1 bits(δηλαδή ) διατηρούνται για μελλοντική χρήση. 34

35 Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4 (1/6) Οι περιγραφές των bits του δικτύου και των bits του φιλοξενητή καθιερώθηκαν στη RFC 790 (κυκλοφόρησε με τη RFC 791). Τα δίκτυα της κλάσης Α χρησιμοποιούσαν στην πρώτη οκτάδα της εκχώρησης του δικτύου, το οποίο μεταφράζεται σε μια ταξική μάσκα υποδικτύου. Επειδή έμειναν μόνο 7 bits στην πρώτη οκτάδα (θυμηθείτε, το πρώτο bit είναι πάντα 0), διατηρούνται 128 δίκτυα. 35

36 Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4 (2/6) Με 24 bits στο τμήμα φιλοξενητή, κάθε διεύθυνση της κλάσης Α είχε την δυνατότητα για πάνω από 16 εκατομμύρια ατομικές διευθύνσεις φιλοξενητή. Πριν την CIDR και την VLSM, οι οργανώσεις εκχωρούσαν μια ολόκληρη ταξική διεύθυνση δικτύου (που έπιανε χώρο διευθύνσεων για 16 εκατομμύρια ατομικές διευθύνσεις). Τί θα έκανε λοιπόν ένας οργανισμός με 16 εκατομμύρια διευθύνσεις; 36

37 Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4 (3/6) Τώρα μπορείτε να καταλάβετε την τεράστια σπατάλη χώρου διευθύνσεων που συνέβαινε στις αρχές της δημιουργίας του διαδικτύου, όταν οι εταιρείες λάμβαναν διευθύνσεις κλάσης Α. Ορισμένες εταιρείες και κυβερνητικές οργανώσεις εξακολουθούν να έχουν διευθύνσεις κλάσης Α. Για παράδειγμα, η General Electric κατέχει /8, η Apple computer κατέχει / 8, και η Ταχυδρομική Υπηρεσία των ΗΠΑ κατέχει το /8. 37

38 Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4 (4/6) Σχετικά με την κλάση Β, η RFC 790 καθόρισε τις δύο πρώτες οκτάδες ως δίκτυο. Με ήδη καθιερωμένα τα δύο πρώτα ψηφία ως 1 και 0, 14 bits παρέμειναν στις δύο πρώτες οκτάδες για την εκχώρηση των δικτύων, πράγμα που οδήγησε στις 16,384 διευθύνσεις δικτύου κλάσης B. Επειδή κάθε διεύθυνση δικτύου κλάσης Β περιείχε 16 bits στο τμήμα φιλοξενητή, έλεγχε διευθύνσεις. (Θυμηθείτε, ότι 2 διευθύνσεις κρατήθηκαν για τις διευθύνσεις του δικτύου και broadcast.). 38

39 Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4 (5/6) Μόνο οι μεγάλες οργανώσεις και οι κυβερνήσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν όλες τις διευθύνσεις. Όπως στην κλάση Α, έτσι και στην κλάση Β ο γινόταν σπατάλη στον χώρος διευθύνσεων. Οι διευθύνσεις της κλάσης Γ ήταν συχνά πολύ μικρές. Η RFC 790 καθόρισε οι τρεις πρώτες οκτάδες ως δίκτυο. 39

40 Η δομή της ταξικής διευθυνσιοδότησης του πρωτοκόλλου IPv4 (6/6) Με τα τρία πρώτα bits καθιερωμένα ως 1 και 1 και 0,21 bits παρέμειναν για την εκχώρηση δικτύων για πάνω από 2 εκατομμύρια δίκτυα κατηγορίας Γ. Όμως, κάθε δίκτυο κλάσης Γ είχε μόνο 8 bits στο τμήμα φιλοξενητή, ή 254 πιθανές διευθύνσεις φιλοξενητή. 40

41 Αταξική διευθυνσιοδότηση IP (1/5) Μέχρι το 1992, τα μέλη της IETF (ομάδας εργασίας για την μηχανική διαδικτύου), είχαν σοβαρές ανησυχίες σχετικά με την εκθετική εξάπλωση του διαδικτύου και την περιορισμένη επεκτασιμότητα των πινάκων δρομολόγησης του διαδικτύου. Ανησυχούσαν επίσης με την ενδεχόμενη εξάντληση του χώρου διευθύνσεων του 32-bit του IPv4. Η εξάντληση του χώρου διευθύνσεων της κλάσης Β γινόταν τόσο γρήγορα που υπολόγιζαν ότι μέσα σε δύο χρόνια δεν θα υπήρχαν πλέον διαθέσιμες διευθύνσεις κατηγορίας Β (RFC 1519). 41

42 Αταξική διευθυνσιοδότηση IP (2/5) Αυτή η εξάντληση του χώρου διευθύνσεων συνέβαινε γιατί κάθε οργάνωση που ζητούσε και λάμβανε έγκριση για τον χώρο IP διευθύνσεων λάμβανε μια ολόκληρη ταξική διεύθυνση δικτύου - είτε αυτή ήταν κλάσης Β με διευθύνσεις φιλοξενητή είτε αυτή ήταν κλάσης Γ με 254 διευθύνσεις φιλοξενητή. Μία βασική αιτία αυτού του προβλήματος ήταν η έλλειψη ευελιξίας. Δεν υπήρχε κατηγορία που να εξυπηρετεί μια οργάνωση μεσαίου μεγέθους που χρειάζεται χιλιάδες IP διευθύνσεις, αλλά όχι

43 Αταξική διευθυνσιοδότηση IP (3/5) Το 1993, εισήγαγε η IETF εισήγαγε την CIDR (αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών) (RFC 1517). Η CIDR καθιστά δυνατή την: Αποτελεσματικότερη χρήση του χώρου διευθύνσεων IPv4. Πρόθεμα συσσωμάτωσης(prefix aggregation), το οποίο μείωσε το μέγεθος των πινάκων δρομολόγησης. 43

44 Αταξική διευθυνσιοδότηση IP (4/5) Για τους συμβατούς δρομολογητές με την CIDR (αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών), δεν έχει νόημα η διεύθυνση της κατηγορίας. Το τμήμα δικτύου της διεύθυνσης καθορίζεται από τη μάσκα υποδικτύου του δικτύου, που είναι επίσης γνωστή ως το πρόθεμα του δικτύου, ή το μήκος του προθέματος (/8, /19, κλπ.). Η διεύθυνση δικτύου δεν καθορίζεται πλέον από την κατηγορία της διεύθυνσης. 44

45 Αταξική διευθυνσιοδότηση IP (5/5) Οι ISPs θα μπορούν πλέον να διαθέσουν - κατανέμουν αποτελεσματικότερα τον χώρο των διευθύνσεων χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε μήκος του προθέματος, ξεκινώντας με το μήκος προθέματος /8 και αυξανόμενα (/8, /9, /10, κλπ.). Οι ISPs δεν περιορίζονται πλέον σε μια μάσκα υποδικτύου /8, /16 ή /24. Μέρος των IP διευθύνσεων θα μπορούσε να εκχωρηθεί σε ένα δίκτυο με βάση τις απαιτήσεις του πελάτη, που θα κυμαίνεται από μερικούς οικοδεσπότες μέχρι και εκατοντάδες ή χιλιάδες οικοδεσπότες. 45

46 Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής (1/5) Η αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών (CIDR) χρησιμοποιεί τις μάσκες υποδικτύου μεταβλητού μήκους (VLSM) για να διαθέσει σε υποδίκτυα τις IP διευθύνσεις ανάλογα με τις ατομικές τους ανάγκες και όχι ανάλογα με την κατηγορία. Αυτό το είδος κατανομής επιτρέπει στα όρια του δικτύου/στα όρια του φιλοξενητή να προκύπτουν σε οποιοδήποτε bit της διεύθυνσης. Τα δίκτυα μπορούν να χωριστούν ή να υποδικτυωθούν περαιτέρω σε όλο και μικρότερα υποδίκτυα. 46

47 Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής (2/5) Όπως το διαδίκτυο επεκτείνονταν με αυξανόμενα ραγδαίους ρυθμούς στις αρχές του 1990, έτσι αυξάνονταν και το μέγεθος των πινάκων δρομολόγησης που παρέμειναν στους δρομολογητές του διαδικτύου υπό την ταξική IP διευθυνσιοδότηση. Η CIDR επιτρεπόταν για το πρόθεμα συσσωμάτωσης (prefix aggregation). Οι πίνακες δρομολόγησης του διαδικτύου ήταν πλέον σε θέση να επωφεληθούν από το ίδιο είδος συσσωμάτωσης των δρομολογίων. Η δυνατότητα των διαδρομών να συνοψίζονται σε μια μονή διαδρομή, βοηθά στη μείωση του μεγέθους των πινάκων δρομολόγησης του διαδικτύου. 47

48 Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής (3/5) Εικόνα 2. Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής. Πηγή: Διδάσκων (2015). 48

49 Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής (4/5) Στην παραπάνω τοπολογία παρατηρείται ότι ο ISP1 έχει τέσσερις πελάτες, που ο καθένας έχει με μια ευμετάβλητη ποσότητα του χώρου IP διευθύνσεων. Ωστόσο, το σύνολο του χώρου διευθύνσεων των πελατών μπορεί να συνοψιστεί σε μια αναγγελία που θα σταλεί στον ISP2. Η συνοψισμένη διαδρομή ή η συσσωματωμένη διαδρομή /20 περιλαμβάνει όλα τα δίκτυα που ανήκουν στους πελάτες Α, Β, Γ, και Δ. Αυτού του είδους η διαδρομή είναι γνωστή ως μια διαδρομή υπερδικτύωσης. Μια υπερδικτύωση συνοψίζει πολλές διευθύνσεις δικτύου με μια μάσκα υποδικτύου λιγότερη από την ταξική μάσκα. 49

50 Αταξική δρομολόγηση δικτυακών περιοχών και συνόψιση διαδρομής (5/5) Για να διαδοθεί την VLSM και τις διαδρομές υπερδικτύωσης απαιτείται ένα πρωτόκολλο αταξικής δρομολόγησης, επειδή η μάσκα υποδικτύου δεν μπορεί πλέον να προσδιορίζεται από την τιμή της πρώτης οκτάδας. Η μάσκα υποδικτύου πρέπει τώρα να συμπεριλαμβάνεται στην διεύθυνση δικτύου. Τα πρωτόκολλα αταξικής δρομολόγησης περιλαμβάνουν τη μάσκα υποδικτύου στην διεύθυνση δικτύου στην ενημέρωση δρομολόγησης. 50

51 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (1/9) H μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (VLSM) επιτρέπει την χρήση διαφορετικών μασκών για κάθε υποδίκτυο. Αφού υποδικτυωθεί η διεύθυνση δικτύου, αυτά τα υποδίκτυα μπορούν να υποδικτυωθούν περαιτέρω. Όπως πιθανότατα θυμάστε, η VLSM υποδικτυώνει απλά ένα υποδίκτυο. Η VLSM μπορεί να θεωρηθεί ως υπο-υποδικτύωση. 51

52 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (2/9) Εικόνα 3. Αρχική τοπολογία. Πηγή: Διδάσκων (2015). 52

53 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (3/9) Στην παρταπάνω εικόνα φαίνεται το δίκτυο /8 που έχει υποδικτυωθεί χρησιμοποιώντας την μάσκα υποδικτύου /16, η οποία καθιστά 256 υποδίκτυα / / / /16 53

54 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (4/9) Εικόνα 4. Τοπολογία δικτύου με μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους. Πηγή: Διδάσκων (2015). 54

55 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (5/9) Οποιοδήποτε από αυτά τα /16 υποδίκτυα μπορεί να διακριθεί σε περαιτέρω υποδίκτυα. Στην παρταπάνω εικόνα, το υποδίκτυο /16 υποδικτυώνεται πάλι χρησιμοποιώντας τη μάσκα υποδικτύου /24, και έχει ως αποτέλεσμα τα παρακάτω επιπλέον υποδίκτυα / / / /24 55

56 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (6/9) Εικόνα 5. Η τοπολογία δικτύου ύστερα από την προσθήκη επιπλέον υποδικτύων. Πηγή: Διδάσκων (2015). 56

57 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (7/9) Το υποδίκτυο /16 επίσης υποδικτυώνεται ξανά με μια μάσκα υποδικτύου /24. Το υποδίκτυο /16 υποδικτυώνεται ξανά με την μάσκα υποδικτύου /28. Το υποδίκτυο /16 υποδικτυώνεται ξανά με την μάσκα υποδικτύου /20. 57

58 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (8/9) Εικόνα 6. Η τελική τοπολογία δικτύου ύστερα από την προσθήκη κι άλλων υποδικτύων. Πηγή: Διδάσκων (2015). 58

59 Μάσκα υποδικτύου μεταβλητού μήκους (9/9) Οι μεμονωμένες διευθύνσεις φιλοξενητή έχουν ανατεθεί από τις διευθύνσεις των «υπουποδικτύων». Για παράδειγμα, το σχήμα δείχνει το υποδίκτυο /16 να χωρίζεται σε υποδίκτυα μάσκας υποδικτύου /24. Η διεύθυνση πλέον θα είναι μέλος του πιο συγκεκριμένου υποδικτύου /24. 59

60 VLSM και διευθύνσεις IP (1/5) Ένας άλλος τρόπος για να δείτε τα υποδίκτυα της (μάσκας υποδικτύου μεταβλητού μήκους) VLSM είναι να κάνετε μια λίστα με τα υποδίκτυα και τα υπο-υποδίκτυα τους. Το παρακάτω παράδειγμα βασίζεται στην τοπολογία της προηγούμενης εικόνας. Το δίκτυο /8 είναι η αρχή του χώρου διευθύνσεων. Υποδικτυώνεται με την μάσκα υποδικτύου /16 στον πρώτο γύρο υποδικτύωσης. Γνωρίζετε ήδη ότι ο δανεισμός 8 bits (που πηγαίνει από την μάσκα υποδικτύου /8 στην μάσκα υποδικτύου /16) δημιουργεί 256 υποδίκτυα. 60

61 VLSM και διευθύνσεις IP (2/5) Με την ταξική δρομολόγηση, αυτό είναι το όριο του πόσο μακριά μπορείς να πάς. Μπορείτε να επιλέξετε μόνο μια μάσκα για όλα σας τα δίκτυα. Για το υποδίκτυο /16, τα 8 περισσότερα bits δανείζονται και πάλι, για να δημιουργήσει 256 υποδίκτυα με μάσκα /24. Αυτή η μάσκα θα επιτρέπει 254 διευθύνσεις φιλοξενητή ανά υποδίκτυο. 61

62 VLSM και διευθύνσεις IP (3/5) Τα υποδίκτυα που κυμαίνονται από το /24 μέχρι το /24 είναι τα υποδίκτυα του υποδικτύου /16. Μπορεί να γίνει το ίδιο και για το υποδίκτυο /16 επίσης υποδικτυώνεται περαιτέρω με μια μάσκα /24. Τα υποδίκτυα που κυμαίνονται από το /24 έως το /24 είναι τα υποδίκτυα του υποδικτύου /16. Αυτό μπορεί με τον ίδιο τρόπο να γίνει και για το υποδίκτυο /16 που υποδικτυώνεται περαιτέρω με μια μάσκα /28. 62

63 VLSM και διευθύνσεις IP (4/5) Αυτή η μάσκα θα επιτρέπει 14 διευθύνσεις φιλοξενητή ανά υποδίκτυο. Δανείστηκαν δώδεκα bits, δημιουργώντας υποδίκτυα που κυμαίνονται από το /28 έως το /28. Μπορεί επίσης να γίνει και για το υποδικτύου /16 υποδικτυώνεται περαιτέρω με μια μάσκα υποδικτύου /20. Αυτή η μάσκα θα επιτρέπει 4094 διευθύνσεις φιλοξενητή ανά υποδίκτυο. 63

64 VLSM και διευθύνσεις IP (5/5) Δανείστηκαν τέσσερα bits, δημιουργώντας 16 υποδίκτυα που κυμαίνονται από το /20 έως το /20. Αυτά τα υποδίκτυα μάσκας υποδικτύου /20 είναι αρκετά μεγάλα για να υποδικτυωθούν περισσότερο, επιτρέποντας περισσότερα δίκτυα. 64

65 CIDR - Σύνοψη διαδρομής (1/3) Η συνόψιση διαδρομής, επίσης γνωστή και ως η συσσωμάτωση διαδρομών, είναι η διαδικασία της αναγγελίας ενός συνεχόμενου σύνολο διευθύνσεων ως μια ενιαία διεύθυνση με την λιγότερο συγκεκριμένη, μικρότερη μάσκα υποδικτύου. Να θυμάστε ότι η CIDR είναι μια μορφή συνόψισης διαδρομής και είναι συνώνυμη με τον όρο υπερδικτύωση. 65

66 CIDR - Σύνοψη διαδρομής (2/3) Το RIPv1 συνοψίζει υποδίκτυα σε μια ενιαία ταξική διεύθυνση κύριου δικτύου κατά την αποστολή της ενημέρωσης του RIPv1 από μια διεπαφή που ανήκει σε ένα άλλο κύριο δίκτυο. Για παράδειγμα, το RIPv1 θα συνοψίσει τα υποδίκτυα /24(από το υποδίκτυο /24 μέχρι το υποδίκτυο /24) ως /8. Η CIDR αγνοεί τον περιορισμό των ταξικών ορίων, και επιτρέπει την συνόψιση με μάσκες που είναι μικρότερες από την προεπιλεγμένη ταξική μάσκα. 66

67 CIDR - Σύνοψη διαδρομής (3/3) Αυτό το είδος συνόψισης βοηθά στην μείωση του αριθμού των καταχωρίσεων στις ενημερώσεις δρομολόγησης και μειώνει τον αριθμό των καταχωρήσεων στους τοπικούς πίνακες δρομολόγησης. Ακόμα βοηθά να μείωση χρήσης εύρους ζώνης για τις ενημερώσεις δρομολόγησης και οδηγεί σε ταχύτερές αναζητήσεις του πίνακα δρομολόγησης. 67

68 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Άγγελος Μιχάλας. «Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 68

69 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. 69

70 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. 70

71 Βιβλιογραφία 1. CCNA αυτοδιδασκαλία: Διασύνδεση συσκευών δικτύου CISCO (ICND), (Επιμέλεια) Steve Mc Querry. 2. Σχεδιασμός και υλοποίηση δικτύων, Σπύρος Δ. Αρσένης. 3. Δίκτυα υπολογιστών: Μία προσέγγιση από τη σκοπιά των συστημάτων, larry L. Peterson, Bruce S. Davie. 4. Διαδίκτυα με TCP/IP: Αρχές, πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές, Douglas E. Comer. 71

72 Τέλος Ενότητας