Ειδικά Θέματα Δικτύων ΙΙ. Ενότητα 1: Εισαγωγή στη δρομολόγηση διανυσματικής απόστασης (Μέρος 1) Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Transcript

1 Ειδικά Θέματα Δικτύων ΙΙ Ενότητα 1: Εισαγωγή στη δρομολόγηση διανυσματικής απόστασης (Μέρος 1) 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 Αυτή η ενότητα πραγματεύεται ζητήματα σχετικά με τη δρομολόγηση διανυσματικής απόστασης. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας (1/4) Εισαγωγή. RIP (Routing Information Protocol). IGRP (Interior Gateway Routing Protocol). EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol). Η έννοια της διανυσματικής απόστασης. Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης. 5

6 Περιεχόμενα ενότητας (2/4) Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων δρομολόγησης. Αναζήτηση δικτύου - Ψυχρή εκκίνηση. Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου. Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης. Σύγκλιση. Περιοδικές ενημερώσεις των πρωτοκόλλων RIPv1 και IGRP. 6

7 Περιεχόμενα ενότητας (3/4) Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP. Χρονοδιακόπτης εύχρηστής διαδρομής. Χρονοδιακόπτης καθήλωσης. Χρονοδιακόπτης Holddown. Οριοθετημένες ενημερώσεις του πρωτοκόλλου EIGRP. Ενημερώσεις εναύσματα. 7

8 Περιεχόμενα ενότητας (4/4) Τυχαίο jitter. Βρόχοι δρομολόγησης. Βιβλιογραφία. 8

9 Εισαγωγή στη δρομολόγηση διανυσματικής απόστασης (Μέρος 1)

10 Εισαγωγή (1/2) Τα πρωτόκολλα δυναμικής δρομολόγησης βοηθούν τον διαχειριστή του δικτύου να ξεπερνάει την χρονοβόρα και απαιτητική διαδικασία της διαμόρφωσης και της διατήρησης των στατικών διαδρομών. Για παράδειγμα, φανταστείτε πως θα ήταν αν χρειαζόταν να διατηρήσουμε τις στατικές διαμορφώσεις δρομολόγησης 28 δρομολογητών. 10

11 Εισαγωγή (2/2) Τί θα συνέβαινε αν έπεφτε μια σύνδεση; Πώς θα διασφαλίζονταν ότι είναι διαθέσιμες οι πλεονάζουσες διαδρομές; Η δυναμική δρομολόγησης είναι η συνηθέστερη επιλογή για τα μεγάλα δίκτυα. Στα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης περιλαμβάνεται το RIP, το IGRP και το EIGRP. 11

12 RIP Το πρωτόκολλο Πληροφοριών Δρομολόγησης (RIP), αρχικά ορίστηκε στο RFC Έχει τα ακόλουθα βασικά χαρακτηριστικά: Ως μετρική για την επιλογή διαδρομής χρησιμοποιεί μετρητή αλμάτων. Εάν ο αριθμός των αλμάτων για ένα δίκτυο είναι μεγαλύτερος από 15, τότε το πρωτόκολλο RIP δεν μπορεί να παρέχει μια διαδρομή σε αυτό το δίκτυο. Από προεπιλογή οι ενημερώσεις δρομολόγησης εκπέμπονται ή multicast κάθε 30 δευτερόλεπτα. 12

13 IGRP Το πρωτόκολλο δρομολόγησης εσωτερικής πύλης (IGRP) είναι ένα ιδιόκτητο πρωτόκολλο που αναπτύχθηκε από τη Cisco. Το IGRP έχει τα ακόλουθα βασικά χαρακτηριστικά σχεδιασμού: Το Εύρος, η καθυστέρηση, το φορτίο γραμμής και η αξιοπιστία χρησιμοποιούνται για να δημιουργηθεί ενός σύνθετο μετρικό. Οι ενημερώσεις δρομολόγησης μεταδίδονται κάθε 90 δευτερόλεπτα, από προεπιλογή. Το πρωτόκολλο IGRP προηγήθηκε του πρωτοκόλλου EIGRP και είναι πλέον ξεπερασμένο. 13

14 EIGRP Το ενισχυμένο πρωτόκολλο IGRP είναι το πρωτόκολλο EIGRP, είναι ένα ιδιόκτητο πρωτόκολλο δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης την Cisco. Το EIGRP έχει αυτά τα βασικά χαρακτηριστικά: Μπορεί να εκτελέσει εξισορρόπηση φορτίου της γραμμής μονοπατιών άνισου κόστους. Χρησιμοποιεί αλγόριθμο DUAL για να υπολογίσει τη συντομότερη διαδρομή. Δεν έχει περιοδικές ενημερώσεις όπως γίνεται στο πρωτόκολλο RIP και στο IGRP. Οι ενημερώσεις δρομολόγησης αποστέλλονται μόνο όταν υπάρχει κάποια αλλαγή στην τοπολογία. 14

15 Η έννοια της διανυσματικής απόστασης (1/2) Η διανυσματική απόσταση υποδηλώνει ότι οι διαδρομές προβάλλονται ως διανύσματα απόστασης και κατεύθυνσης. Η απόσταση ορίζεται με όρους μετρικής ως μετρητής αλμάτων και κατεύθυνσης, και πιο απλά είναι ο δρομολογητής επόμενου άλματος ή η διεπαφή εξόδου. Ένας δρομολογητής που χρησιμοποιεί ένα πρωτόκολλο δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης δεν έχει γνώση ολόκληρης της διαδρομής για ένα δίκτυο προορισμού. 15

16 Η έννοια της διανυσματικής απόστασης (2/2) Αντ αυτού ο δρομολογητής γνωρίζει μόνο: Την κατεύθυνση ή την διεπαφή στην οποία πρέπει να προωθηθούν τα πακέτα. Την απόσταση ή πόσο μακριά είναι το δίκτυο προορισμού. 16

17 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (1/8) Μερικά πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης ζητούν από τον δρομολογητή να μεταδίδει περιοδικά ολόκληρο τον πίνακα δρομολόγησης του σε κάθε έναν από τους γειτονικούς του δρομολογητές. Αυτή η μέθοδος είναι αναποτελεσματική διότι οι ενημερώσεις καταναλώνουν εύρος αλλά και CPU πόρους δρομολογητή για να επεξεργαστούν τις ενημερώσεις. 17

18 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (2/8) Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης έχουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά. Περιοδικές ενημερωμένες αποστέλλονται σε τακτά χρονικά διαστήματα (ανά 30 δευτερόλεπτα για το RIP και ανά 90 δευτερολέπτων για IGRP). Ακόμη και αν η τοπολογία δεν έχει αλλάξει για αρκετές ημέρες, οι περιοδικές ενημερώσεις συνεχίσουν να αποστέλλονται σε όλους τους γείτονες. 18

19 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (3/8) Γείτονες είναι οι δρομολογητές που μοιράζονται μια σύνδεση και έχουν ρυθμιστεί ώστε να χρησιμοποιούν το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης. Ο δρομολογητής γνωρίζει μόνο τις διευθύνσεις δικτύου των δικών του διεπαφών και τις διευθύνσεις των απομακρυσμένων δικτύων που μπορεί να φτάσει μέσω των γειτονικών δρομολογητών του. Δεν έχει ευρύτερη γνώση της τοπολογίας του δικτύου. Οι δρομολογητές που χρησιμοποιούν δρομολόγηση διανυσματικής απόστασης δεν γνωρίζουν την τοπολογία ολόκληρου του δικτύου. 19

20 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (4/8) Μετάδοση ενημερώσεων στην Οι γειτονικοί δρομολογητές που έχουν ρυθμιστεί με το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης θα επεξεργαστούν τις ενημερώσεις. Όλες οι υπόλοιπες συσκευές θα επεξεργαστούν τις ενημερώσεις στο 3ο στρώμα πριν την απόρριψή τους. Μερικά πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης χρησιμοποιούν multicast διευθύνσεις αντί των broadcast διευθύνσεων. 20

21 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (5/8) Ενημερώσεις ολόκληρου του Πίνακα δρομολόγησης αποστέλλονται σε τακτά χρονικά διαστήματα σε όλους τους γειτονικούς δρομολογητές. Οι γείτονες που λαμβάνουν αυτές τις ενημερώσεις πρέπει να επεξεργαστούν ολόκληρη την ενημέρωση για να βρουν συγκεκριμένες πληροφορίες και να απορρίψουν τον υπόλοιπο πίνακα δρομολόγησης. Μερικά πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης όπως το EIGRP δεν στέλνουν περιοδικές ενημερώσεις του πίνακα δρομολόγησης. 21

22 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (6/8) Στον πυρήνα του πρωτοκόλλου διανυσματικής απόστασης βρίσκεται ο αλγόριθμος. Ο αλγόριθμος χρησιμοποιείται για να υπολογιστούν τα βέλτιστα μονοπάτια και στη συνέχεια να στείλει η πληροφορία αυτή στους γείτονες. 22

23 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (7/8) Ένας αλγόριθμος είναι μια διαδικασία για την επίτευξη μιας συγκεκριμένης εργασίας, ξεκινώντας από μια δεδομένη αρχική κατάσταση και καταλήγοντας σε μια ορισμένη τελική κατάσταση. Τα διαφορετικά πρωτόκολλα δρομολόγησης χρησιμοποιούν διαφορετικούς αλγόριθμους για να εγκαταστήσουν διαδρομές στον πίνακα δρομολόγησης, να στείλουν ενημερώσεις στους γείτονες, και να λάβουν αποφάσεις για τον προσδιορισμό του μονοπατιού. 23

24 Πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (8/8) Ο αλγόριθμος που χρησιμοποιείται για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης ορίζει τις ακόλουθες διεργασίες: Μηχανισμός για την αποστολή και την λήψη πληροφοριών δρομολόγησης. Μηχανισμός για τον υπολογισμό των βέλτιστων διαδρομών και την εγκατάσταση διαδρομών στον πίνακα δρομολόγησης. Μηχανισμός για την ανίχνευση και την αντίδραση σε αλλαγές της τοπολογία. 24

25 Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων Χρόνος σύγκλισης. δρομολόγησης (1/5) Ο χρόνος σύγκλισης καθορίζει το πόσο γρήγορα οι δρομολογητές στην τοπολογία του δικτύου μοιράζουν πληροφορίες δρομολόγησης και φτάσουν σε μια κατάσταση συνεπούς γνώσης. Όσο πιο γρήγορη είναι η σύγκλιση, τόσο πιο προτιμητέο είναι το πρωτόκολλο. Μπορεί να προκύψουν βρόχοι δρομολόγησης όταν ανακόλουθοι πίνακες δρομολόγησης, σε ένα δίκτυο που αλλάζει, δεν ενημερώνονται λόγω του αργού χρόνου σύγκλισης. 25

26 Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων Επεκτασιμότητα. δρομολόγησης (2/5) Επεκτασιμότητα καθορίζει πόσο μεγάλο μπορεί να γίνει ένα δίκτυο με βάση το πρωτόκολλο δρομολόγησης που αναπτύσσει. Όσο μεγαλύτερο είναι το δίκτυο, τόσο περισσότερο επεκτάσιμο πρέπει να είναι το πρωτόκολλο δρομολόγησης. 26

27 Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων δρομολόγησης (3/5) Αταξικής (κάνουν χρήση της VLSM) ή ταξικής δρομολόγησης. Τα πρωτόκολλα αταξικής δρομολόγησης περιλαμβάνουν στις ενημερώσεις τη μάσκα υποδικτύου. Αυτή η λειτουργία υποστηρίζει τη χρήση της VLSM (μάσκας υποδικτύου μεταβλητού μήκους) και καλύτερη συνόψιση διαδρομής. Τα πρωτόκολλα ταξικής δρομολόγησης δεν περιλαμβάνουν στις ενημερώσεις τη μάσκα υποδικτύου και δεν μπορούν να υποστηρίξουν την VLSM. 27

28 Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων Χρήση πόρων. δρομολόγησης (4/5) Η χρήση των πόρων περιλαμβάνει τις απαιτήσεις ενός πρωτοκόλλου δρομολόγησης, όπως είναι ο χώρος μνήμης, η χρήση της CPU και η χρήση εύρους σύνδεσης. Όσο υψηλότερες είναι οι απαιτήσεις των πόρων τόσο ισχυρότερο πρέπει να είναι το υλικό για να μπορέσει να υποστηρίξει την λειτουργία του πρωτοκόλλου δρομολόγησης και τις διαδικασίες προώθησης του πακέτου. 28

29 Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων δρομολόγησης (5/5) Υλοποίηση και Συντήρηση. Η υλοποίηση και η συντήρηση περιγράφουν το επίπεδο γνώσης που απαιτείται να έχει ένας διαχειριστής του δικτύου για να υλοποιήσει και να διατηρήσει το δίκτυο βασιζόμενος στην ανάπτυξη του πρωτοκόλλου δρομολόγησης. 29

30 Αναζήτηση δικτύου - Ψυχρή εκκίνηση Όταν ένας δρομολογητής κάνει ψυχρή εκκίνηση ή κάνει εκκίνηση δεν γνωρίζει τίποτα σχετικά με την τοπολογία του δικτύου. Δεν ξέρει καν αν υπάρχουν συσκευές στο άλλο άκρο της σύνδεσης του. Οι μόνες πληροφορίες που έχει ένας δρομολογητής είναι από το δικό του αρχείο διαμόρφωσης που είναι αποθηκευμένο στην μνήμη NVRAM. Μόλις ένας δρομολογητής κάνει εκκίνηση με επιτυχία, εφαρμόζει την αποθηκευμένη διαμόρφωση. 30

31 Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου (1/4) Εικόνα 1: Η τοπολογία. Πηγή: Διδάσκων (2015). 31

32 Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου (2/4) Στο παράδειγμα, μετά από μια κρύα εκκίνηση και πριν από την ανταλλαγή πληροφοριών δρομολόγησης, οι δρομολογητές αρχικά ανακαλύπτουν τα δικά τους απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα και τις μάσκες υποδικτύου. Η πληροφορία αυτή προστίθεται στους πίνακες δρομολόγησης τους. 32

33 Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου (3/4) Από τον δρομολογητή R1. Tο είναι διαθέσιμο μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Το είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. 33

34 Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου (4/4) Από τον δρομολογητή R2. Το είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Το είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Από τον δρομολογητή R3. Το είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Το είναι διαθέσιμο μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. 34

35 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (1/12) Εάν έχει ρυθμιστεί ένα πρωτόκολλο δρομολόγησης, οι δρομολογητές αρχίσουν να ανταλλάσσουν ενημερώσεις δρομολόγησης. Αρχικά, αυτές οι ενημερώσεις περιλαμβάνουν μόνο πληροφορίες για τα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα τους. Κατά τη λήψη μιας ενημέρωσης, ο δρομολογητής την εξετάζει για να δει αν έχει καινούργιες πληροφορίες. Προσθέτει και τυχόν διαδρομές που δεν είναι επί του παρόντος αποθηκευμένες στον πίνακα δρομολόγησης του. 35

36 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (2/12) Στο παράδειγμα της παρακάτω εικόνας οι δρομολογητές R1, R2 και R3 ξεκινούν την αρχική ανταλλαγή. Και οι τρεις δρομολογητές στέλνουν τους πίνακες δρομολόγησης τους στους γείτονές τους, που σε αυτό το παράδειγμα είναι μόνο στα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα τους. 36

37 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (3/12) Κάθε δρομολογητής επεξεργάζεται τις ενημερώσεις με τον ακόλουθο τρόπο. Δρομολογητής R1: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Λαμβάνει ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο με την τιμή μετρικής 1. Αποθηκεύει το δίκτυο στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 1. 37

38 Ανταλλαγή πληροφορίας Δρομολογητής R2: δρομολόγησης (4/12) Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R1 για το δίκτυο με την τιμή μετρικής 1. Αποθηκεύει το δίκτυο στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 1. Λαμβάνει μια ενημερωμένη έκδοση από το R3 για το δίκτυο με μετρική 1. Καταστήματα δίκτυο στον πίνακα δρομολόγησης με μετρική 1. 38

39 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (5/12) Δρομολογητής R3: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο με την τιμή μετρικής 1. Αποθηκεύει το δίκτυο στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 1. 39

40 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (6/12) Μετά από αυτόν τον πρώτο γύρο ανταλλαγής ενημερώσεων, κάθε δρομολογητής μαθαίνει για το ποια είναι τα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα που συνδέονται με τους γείτονές του. Ωστόσο, παρατηρήσατε ότι ο δρομολογητής R1 δεν γνωρίζει ακόμη για το δίκτυο και ο δρομολογητής R3 δεν γνωρίζει ακόμη για το δίκτυο ; Η πλήρης γνώση και ένα συγκλίνον δίκτυο δεν θα λάβουν χώρα μέχρι να υπάρξει κάποια άλλη ανταλλαγή πληροφοριών δρομολόγησης. 40

41 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (7/12) Σε αυτό το σημείο οι δρομολογητές γνωρίζουν σχετικά για τα δικά τους απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα και για τα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα των άμεσων γειτόνων τους. Συνεχίζοντας το ταξίδι προς τη σύγκλιση, οι δρομολογητές ανταλλάσσουν τον επόμενο γύρο των περιοδικών ενημερώσεων. Στην συνέχεια κάθε δρομολογητής ελέγχει πάλι τις ενημερώσεις για τυχόν νέες πληροφορίες. 41

42 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (8/12) Οι δρομολογητές R1, R2 και R3 στέλνουν τον πιο πρόσφατο πίνακα δρομολόγησης τους στους γείτονές τους. Κάθε δρομολογητής επεξεργάζεται τις ενημερώσεις με τον ακόλουθο τρόπο. 42

43 Ανταλλαγή πληροφορίας Δρομολογητής R1: δρομολόγησης (9/12) Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα και μέσω της διεπαφή FastEthernet 0/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο με την τιμή μετρικής 2. Αποθηκεύει το δίκτυο στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 2. Η ίδια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 περιέχει πληροφορίες σχετικά με το δίκτυο με την τιμή μετρικής 1. Δεν υπάρχει καμία αλλαγή. Ως εκ τούτου, οι πληροφορία δρομολόγησης παραμένει η ίδια. 43

44 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (10/12) Δρομολογητής R2: Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα και μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα και μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R1 για το δίκτυο Δεν υπάρχει καμία αλλαγή; Ως εκ τούτου, οι πληροφορία δρομολόγησης παραμένει η ίδια. Λαμβάνει μια ενημερωμένη έκδοση από το R3 για το δίκτυο Δεν υπάρχει καμία αλλαγή; Ως εκ τούτου, οι πληροφορίες δρομολόγησης παραμένει η ίδια. 44

45 Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (11/12) Δρομολογητής R3: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα και μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο με την τιμή μετρικής 2. Αποθηκεύει το δίκτυο στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 2. Η ίδια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 περιέχει πληροφορίες σχετικά με το δίκτυο με τιμή μετρικής 1. Δεν υπάρχει καμία αλλαγή; Ως εκ τούτου, οι πληροφορία δρομολόγησης παραμένει η ίδια. 45

46 Σημείωση: Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (12/12) Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης εφαρμόζουν μια τεχνική γνωστή ως split horizon. Η τεχνική split horizon εμποδίζει να σταλεί πληροφορία μέσω της ίδιας διεπαφής από αυτήν την διεπαφή που έλαβαν πληροφορία. Για παράδειγμα στην τοπολογία του παραδείγματος, ο δρομολογητής R2 δεν θα στείλει ενημέρωση από την σειριακή διεπαφή 2/0 που περιέχει το δίκτυο επειδή ο δρομολογητής R2 έμαθε για αυτό το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. 46

47 Σύγκλιση (1/2) Ο συνολικός χρόνος που χρειάζεται ένα δίκτυο για να συγκλίνει είναι ανάλογος με το μέγεθος του εν λόγω δικτύου. Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης συγκρίνονται με βάση το πόσο γρήγορα μπορούν να διαδώσουν αυτές τις πληροφορίες, δηλαδή την ταχύτητά σύγκλισης τους. 47

48 Σύγκλιση (2/2) Η ταχύτητα επίτευξης σύγκλισης αποτελείται από: Το πόσο γρήγορα οι δρομολογητές διαδίδουν μια αλλαγή στην τοπολογία με μια ενημέρωση δρομολόγησης στους γείτονές τους. Την ταχύτητα υπολογισμού της καλύτερης διαδρομής μονοπατιών χρησιμοποιώντας τις καινούργιες πληροφορίες δρομολόγησης που συνέλεξε. Ένα δίκτυο δεν είναι πλήρως λειτουργικό μέχρι να συγκλίνει, ως εκ τούτου, οι διαχειριστές του δικτύου προτιμούν τα πρωτόκολλα δρομολόγησης με μικρότερους χρόνους σύγκλισης. 48

49 Περιοδικές ενημερώσεις των πρωτοκόλλων RIPv1 και IGRP (1/4) Πολλά πρωτόκολλα διανυσματικής απόσταση χρησιμοποιούν περιοδικές ενημερώσεις για να ανταλλάσσουν πληροφορίες δρομολόγησης με τους γείτονές τους και για να διατηρήσουν ενημερωμένες πληροφορίες δρομολόγησης στον πίνακα δρομολόγησης τους. Το RIP και το IGRP είναι παραδείγματα αυτών των πρωτοκόλλων. 49

50 Περιοδικές ενημερώσεις των πρωτοκόλλων RIPv1 και IGRP (2/4) Με τον όρο περιοδικές ενημερώσεις αναφερόμαστε στο ότι ένας δρομολογητής στέλνει σε προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα τον πλήρη πίνακα δρομολόγησης του στους γειτονικούς δρομολογητές του. Για το RIP, αυτές οι ενημερώσεις αποστέλλονται κάθε 30 δευτερόλεπτα σαν μια broadcast ( ) ακόμα και όταν δεν υπάρχει κάποια αλλαγή στην τοπολογία. 50

51 Περιοδικές ενημερώσεις των πρωτοκόλλων RIPv1 και IGRP (3/4) Αυτό το χρονικό διάστημα των 30 δευτερολέπτων είναι ένας χρονοδιακόπτης ενημέρωσης διαδρομής που βοηθά επίσης στην ανίχνευσή της ηλικίας της πληροφορίας δρομολόγησης στον πίνακα δρομολόγησης. Η ηλικία της πληροφορίας δρομολόγησης σε έναν πίνακα δρομολόγησης ανανεώνεται κάθε φορά που λαμβάνεται μια ενημέρωση. Με αυτό τον τρόπο διατηρείτε η πληροφορία στον πίνακα δρομολόγησης όταν υπάρχει κάποια αλλαγή στην τοπολογία. 51

52 Περιοδικές ενημερώσεις των πρωτοκόλλων RIPv1 και IGRP (4/4) Οι αλλαγές μπορεί να προκύψουν για διάφορους λόγους που είναι οι εξής: Αποτυχία σύνδεσης. Εισαγωγή μιας καινούργιας σύνδεσης. Η αποτυχία ενός δρομολογητή. Αλλαγή των παραμέτρων σύνδεσης. 52

53 Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP Εκτός από τον χρονοδιακόπτη ενημερώσεων, το IOS εφαρμόζει και τρεις επιπλέον χρονοδιακόπτες για το πρωτόκολλο RIP: Τον χρονοδιακόπτη εύχρηστης διαδρομής (Invalid timer). Τον χρονοδιακόπτη καθήλωσης (Flush timer). Τον χρονοδιακόπτη Holddown. 53

54 Χρονοδιακόπτης εύχρηστής διαδρομής Αν δεν έχει ληφθεί κάποια ενημέρωση για να ανανεώσει την υπάρχουσα διαδρομή μετά το πέρας των 180 δευτερόλεπτα (που είναι η προεπιλογή αυτού του χρονοδιακόπτη), η διαδρομή χαρακτηρίζεται ως εύχρηστη θέτοντας της την μετρική τιμή 16. Η διαδρομή παραμένει στον πίνακα δρομολόγησης μέχρι να λήξει ο χρονοδιακόπτης καθήλωσης (flush timer). 54

55 Χρονοδιακόπτης καθήλωσης Από προεπιλογή, ο χρονοδιακόπτης καθήλωσης έχει ρυθμιστεί για 240 δευτερόλεπτα, που αυτό σημαίνει ότι είναι 60 δευτερόλεπτα περισσότερα από το χρονοδιακόπτη εύχρηστης διαδρομής. Όταν λήξει-τελειώσει ο χρόνος του χρονοδιακόπτη καθήλωσης, η διαδρομή αφαιρείται από τον πίνακα δρομολόγησης. 55

56 Χρονοδιακόπτης Holddown (1/3) Αυτός ο χρονοδιακόπτης σταθεροποιεί τις πληροφορίες δρομολόγησης και βοηθά στην πρόληψη των βρόχων δρομολόγησης κατά τη διάρκεια περιόδων όπου η τοπολογία συγκλίνει σε νέες πληροφορίες. Μόλις μια διαδρομή χαρακτηρίζεται ως απρόσιτη, θα πρέπει να μείνει στον holddown αρκετό χρονικό διάστημα ικανό για να μπορέσουν όλοι οι δρομολογητές της τοπολογίας να μάθουν για το απρόσιτο δίκτυο. 56

57 Χρονοδιακόπτης Holddown (2/3) Από προεπιλογή, ο χρονοδιακόπτης holddown έχει ρυθμιστεί για 180 δευτερόλεπτα. Οι τιμές του χρονοδιακόπτη μπορούν να επαληθευτούν πληκτρολογώντας μια από τις δυο εντολές: την show ip route ή την show ip protocols. Προσέξτε ότι στο μήνυμα εξόδου της εντολής show ip route κάθε διαδρομή που αντλήθηκε μέσω του RIP εμφανίζει τον χρόνο που έχει παρέλθει από την τελευταία ενημέρωση, που εκφράζεται σε δευτερόλεπτα. 57

58 Χρονοδιακόπτης Holddown (3/3) Η πληροφορία αυτή επαναλαμβάνεται και στo μήνυμα εξόδου της εντολής show ip protocols κάτω από την επικεφαλίδα που γράφει τελευταία ενημέρωση. Ακόμα παρατίθενται και οι προεπιλεγμένες τιμές των χρονοδιακοπτών Invalid (εύχρηστης διαδρομής), holddown και flush (καθήλωσης). 58

59 Οριοθετημένες ενημερώσεις του πρωτοκόλλου EIGRP (1/3) Το πρωτόκολλο EIGRP σε αντίθεση με άλλα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης δεν στέλνει περιοδικές ενημερώσεις. Αντ 'αυτού, το πρωτόκολλο EIGRP στέλνει οριοθετημένες ενημερώσεις (bounded updates) σχετικά με μια διαδρομή, όταν υπάρχουν αλλαγές σε ένα μονοπάτι ή αλλάζει η μετρική σε αυτό το μονοπάτι. 59

60 Οριοθετημένες ενημερώσεις του πρωτοκόλλου EIGRP (2/3) Όταν γίνεται διαθέσιμη μια νέα διαδρομή ή όταν πρέπει μια διαδρομή να αφαιρεθεί, το πρωτόκολλο EIGRP στέλνει μια ενημέρωση μόνο για το δίκτυο αυτό αντί να στείλει ολόκληρο τον πίνακα δρομολόγησης. Αυτές οι πληροφορίες αποστέλλονται μόνο στους δρομολογητές που τις χρειάζονται. 60

61 Οριοθετημένες ενημερώσεις του πρωτοκόλλου EIGRP (3/3) Το EIGRP χρησιμοποιεί ενημερώσεις που είναι: Μη περιοδικές καθώς δεν αποστέλλονται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Αποστέλλονται μερικές(δηλαδή ένα μερικό κομμάτι του πίνακα δρομολόγησης και όχι ολόκληρο τον πίνακα) ενημερώσεις μόνο όταν υπάρχει μια αλλαγή στην τοπολογία που επηρεάζει τις πληροφορίες δρομολόγησης. Οριοθετημένες, που σημαίνει ότι η διάδοση των μερικών ενημερώσεων οριοθετείται αυτόματα έτσι ώστε να ενημερώνονται μόνο οι δρομολογητές που χρειάζονται τις πληροφορίες. 61

62 Ενημερώσεις εναύσματα (1/4) Για να επιταχύνει την σύγκλιση όταν υπάρχει κάποια αλλαγή στην τοπολογία, το RIP χρησιμοποιεί τις ενημερώσεις εναύσματα. Μια ενημέρωση έναυσμα είναι μια ενημέρωση του πίνακα δρομολόγησης που στέλνεται απευθείας σαν απάντηση σε κάποια αλλαγή της δρομολόγησης. Οι ενημερώσεις εναύσματα δεν περιμένουν να λήξει ο χρόνος των χρονοδιακοπτών ενημέρωσης. 62

63 Ενημερώσεις εναύσματα (2/4) Ο δρομολογητής που ανίχνευσε την αλλαγή στην δρομολόγηση στέλνει αμέσως ένα μήνυμα ενημέρωσης στους γειτονικούς δρομολογητές. Οι δρομολογητές που έλαβαν την ενημέρωση, με τη σειρά, δημιουργούν ενημερώσεις εναύσματα που κοινοποιούν στους γείτονές τους την αλλαγή. 63

64 Ενημερώσεις εναύσματα (3/4) Οι ενημερώσεις εναύσματα αποστέλλονται όταν συμβεί κάτι από τα παρακάτω: Μία διεπαφή αλλάζει κατάσταση ( up ή down ). Μία διαδρομή έχει εισέλθει ή μόλις βγήκε από το να είναι σε κατάσταση unreachable. Μία διαδρομή εγκαθίσταται στον πίνακα δρομολόγησης. 64

65 Ενημερώσεις εναύσματα (4/4) Θα ήταν αρκετό να χρησιμοποιήσουμε μόνο ενημερώσεις εναύσματα αν μπορούσαμε να εγγυηθούμε ότι όλες οι ενημερώσεις που θα σταλούν θα φτάσουν απευθείας στους κατάλληλους δρομολογητές. Ωστόσο, προκύπτουν δύο προβλήματα από την χρήση ενημερώσεων εναυσμάτων : Τα πακέτα που περιέχουν το μήνυμα ενημέρωσης μπορεί να πέσουν ή να καταστραφούν από κάποια σύνδεση στο δίκτυο. Οι ενημερώσεις εναύσματα δεν ενημερώνουν απευθείας. Είναι πιθανό ένας δρομολογητής που δεν έχει λάβει ακόμα την ενημέρωση έναυσμα να εκδώσει μια απλή ενημέρωση την λάθος στιγμή, προκαλώντας έτσι την επανατοποθέτηση της κακής πορείας σε μία γειτονιά που είχε ήδη παραλάβει την ενημέρωση έναυσμα. 65

66 Τυχαίο jitter (1/5) Όταν πολλοί δρομολογητές μεταδίδουν ταυτόχρονα ενημερώσεις δρομολόγησης σε πολλαπλής πρόσβασης τμήματα του τοπικού δικτύου, τότε τα πακέτα ενημέρωσης μπορούν να συγκρουστούν και να προκαλέσουν καθυστερήσεις ή να καταναλώσουν μεγάλο εύρος ζώνης. Σημείωση: Οι συγκρούσεις συμβαίνουν μόνο στους κόμβους και όχι στους διακλαδωτές. 66

67 Τυχαίο jitter (2/5) Η ταυτόχρονη αποστολή ενημερώσεων είναι γνωστή ως συγχρονισμός των ενημερώσεων. Ο συγχρονισμός μπορεί να είναι πρόβλημα για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης επειδή αυτά χρησιμοποιούν περιοδικές ενημερώσεις. Όσοι περισσότεροι χρονοδιακόπτες δρομολογητών συγχρονίζονται, τόσο προκύπτουν στο δίκτυο περισσότερες συγκρούσεις ενημερώσεων και καθυστερήσεις. 67

68 Τυχαίο jitter (3/5) Αρχικά, οι ενημερώσεις των δρομολογητών δεν θα συγχρονιστούν. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, οι χρονοδιακόπτες στο δίκτυο θα συγχρονιστούν σε παγκόσμιο επίπεδο. 68

69 Τυχαίο jitter (4/5) Λύση. Για να αποφευχθεί ο συγχρονισμός των ενημερώσεων μεταξύ των δρομολογητών, το Cisco IOS χρησιμοποιεί μια τυχαία μεταβλητή, που ονομάζεται RIP_JITTER, η οποία αφαιρεί ένα μεταβλητό χρονικό διάστημα από το χρονικό διάστημα ενημέρωσης σε κάθε δρομολογητή στο δίκτυο. 69

70 Τυχαίο jitter (5/5) Λύση - Συνέχεια. Αυτή η τυχαία μεταβλητή jitter, ή το μεταβλητό χρονικό διάστημα, κυμαίνεται από 0% έως 15% του καθορισμένου χρονικού διαστήματος της ενημέρωσης. Με αυτόν τον τρόπο, το χρονικό διάστημα ενημέρωσης μεταβάλλεται τυχαία σε ένα εύρος από 25 έως 30 δευτερόλεπτα για το προεπιλεγόμενο διάστημα των 30 δευτερολέπτων. 70

71 Βρόχοι δρομολόγησης (1/8) Ένας βρόχος δρομολόγησης είναι μια κατάσταση κατά την οποία ένα πακέτο διαβιβάζεται συνεχώς μέσα σε μια σειρά από δρομολογητές χωρίς ποτέ να καταφέρνει να φτάσει το επιδιωκόμενο δίκτυο προορισμού του. Ένας βρόχος δρομολόγησης μπορεί να προκύψει όταν δύο ή περισσότεροι δρομολογητές έχουν πληροφορίες δρομολόγησης που εσφαλμένα υποδεικνύουν ότι υπάρχει μια έγκυρη διαδρομή σε έναν απρόσιτο προορισμό. 71

72 Βρόχοι δρομολόγησης (2/8) Ο βρόχος μπορεί να είναι αποτέλεσμα: Στατικών διαδρομών που έχουν διαμορφωθεί λανθασμένα. Εσφαλμένα διαμορφωμένη ανακατανομή διαδρομής (ανακατανομή είναι μία διαδικασία μεταβίβασης της πληροφορίας δρομολόγησης από το ένα πρωτόκολλο δρομολόγησης σε άλλο πρωτόκολλο δρομολόγησης). Ασυνεπής πίνακες δρομολόγησης που δεν έχουν ενημερωθεί λόγω της αργής σύγκλισης σε ένα δίκτυο που αλλάζει. Λανθασμένα ρυθμιζόμενες διαδρομές ή εγκατάσταση διαδρομών που έχουν απορριφθεί. 72

73 Βρόχοι δρομολόγησης (3/8) Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης είναι απλά στην χρήση. Η απλότητά τους οδηγεί σε μειονεκτήματα πρωτοκόλλου όπως είναι οι βρόχοι δρομολόγησης. Οι βρόχοι δρομολόγησης δεν είναι τρομερό πρόβλημα για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης αλλά μπορεί να προκύψουν κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. 73

74 Βρόχοι δρομολόγησης (4/8) Σημείωση: Το IP (Internet protocol) πρωτόκολλο έχει τον δικό του μηχανισμό για να αποτρέπει το ενδεχόμενο της επαναλαμβανόμενα ασταμάτητης διάσχισης του δικτύου από ένα πακέτο. Το IP πρωτόκολλο έχει ένα πεδίο TTL (Transistor transistor logic) και η αξία του πεδίου αυτού μειώνεται κατά 1 σε κάθε δρομολογητή. Εάν το πεδίο TTL έχει την τιμή μηδέν, τότε ο δρομολογητής ρίχνει το πακέτο. 74

75 Βρόχοι δρομολόγησης (5/8) Ποιες είναι οι συνέπειες των βρόχων δρομολόγησης; Ένας βρόχος δρομολόγησης μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες σε ένα δίκτυο, με αποτέλεσμα την υποβάθμιση της επίδοσης του δικτύου ή ακόμα και διακοπή της λειτουργίας του για κάποιο χρονικό διάστημα. 75

76 Βρόχοι δρομολόγησης (6/8) Ένας βρόχος δρομολόγησης μπορεί να προκαλέσει τις ακόλουθες καταστάσεις: Το εύρος ζώνης σύνδεσης θα χρησιμοποιηθεί για την κυκλοφορία στον βρόχου με φορά προς τα εμπρός και προς τα πίσω μεταξύ των δρομολογητών που βρίσκονται μέσα στον βρόχο. Η CPU ενός δρομολογητή θα είναι τεταμένη λόγω των πακέτα που κάνουν βρόχους. Η CPU ενός δρομολογητή θα επιβαρυνθεί με ανώφελη προώθηση πακέτων και θα επηρεάσει αρνητικά την σύγκλιση του δικτύου. 76

77 Βρόχοι δρομολόγησης (7/8) Οι ενημερώσεις δρομολόγησης μπορεί να χαθούν ή να μην υποβληθούν σε επεξεργασία εγκαίρως. Αυτές οι καταστάσεις θα προκαλέσουν επιπρόσθετους βρόχους δρομολόγησης, κάνοντας έτσι την κατάσταση ακόμα χειρότερη. Τα πακέτα μπορεί να χαθούν σε «μαύρες τρύπες». 77

78 Βρόχοι δρομολόγησης (8/8) Υπάρχουν μια σειρά από διαθέσιμους μηχανισμούς για την εξάλειψη των βρόχων δρομολόγησης, κυρίως με πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν: Τον καθορισμό μιας ανώτατης μετρικής για να αποτρέψουμε την περίπτωση να μετράμε ως το άπειρο. Χρονοδιακόπτες Holddown. Μέθοδος Split horizon. Μέθοδος route poisoning ή poison reverse. Ενημερώσεις εναυσμάτων. 78

79 Βιβλιογραφία 1. Doherty, J., Anderson, N., & Maggiora, D. P. (2010). Ο οδηγός της Cisco για τη δικτύωση. Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα. 2. Comer, E. D. (2007).Δίκτυα και διαδίκτυα υπολογιστών. Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα. 3. Peterson, L. L. & Davie, S. B. (2009). Δίκτυα υπολογιστών: Μία προσέγγιση απο τη σκοπιά των συστημάτων. Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα. 4. Comer, E. D. (2001). Διαδίκτυα με TCP/IP: Αρχές, πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές. Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα. 5. Ράπτης, Β. (2004). Δίκτυα δεδομένων - Θεωρία και εφαρμογές. Εκδότης Ράπτης Βασίλειος. 79

80 Τέλος Ενότητας

81 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Νικολάου Σπύρος. «Ειδικά Θέματα Δικτύων ΙΙ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 81

82 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. 82

83 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. 83

84 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. Βιβλιογραφικές Πηγές. 84