Εργασία στα ίκτυα Υπολογιστών : Κατή Γκόλφω Βραχνός Χρήστος Γαρεφαλάκης Μανόλης ίκαρος Ανδρέας Επιτροπάκης Μιχάλης

Transcript

1 Εργασία στα ίκτυα Υπολογιστών : Κατή Γκόλφω Βραχνός Χρήστος Γαρεφαλάκης Μανόλης ίκαρος Ανδρέας Επιτροπάκης Μιχάλης

2 Εισαγωγή Στα µέσα της δεκαετίας του 90 το ιαδίκτυο είναι ένα εντυπωσιακά διαφορετικό δίκτυο από την αρχική του καθιέρωση στην δεκαετία του 80. Αποτελεί πλέον το µεγαλύτερο δηµόσιο παγκόσµιο δίκτυο πληροφοριών που διπλασιάζεται σε µέγεθος κάθε εννέα µήνες. Αυτό φαίνεται: στην τεράστια δηµοτικότητα του WWW (World Wide Web), στην κατοχύρωση πελατών από επιχειρήσεις µέσω εικονικών βιτρινών, στην εµφάνιση νέων µεθόδων επιχειρηµατικότητας. Συνέπεια αυτού: αυξηµένη ζήτηση για πρόσβαση στο ιαδίκτυο Το ιαδίκτυο πρέπει να ανταπεξέλθει σε αυτή την ζήτηση

3 Προβλήµατα κλιµάκωσης του ιαδικτύου Η ενδεχόµενη εξάντληση του διαστήµατος διευθύνσεων IPv4. Η δυνατότητα καθοδήγησης της κυκλοφορίας δεδοµένων µεταξύ του αυξανόµενου αριθµού δικτύων που περιλαµβάνει το ιαδίκτυο IPv4: Καθορίζει µια 32-bit διεύθυνση => 2^32 ( διαθέσιµες διευθύνσεις) Πρόβληµα έλλειψης διευθύνσεων : Αναποτελεσµατική δέσµευση διαστήµατος διευθύνσεων ΙΡ Το µοντέλο της «ταξικής» (classful) εξέτασης δεν επιτρέπει στο διάστηµα διευθύνσεων να χρησιµοποιηθεί στο µέγιστο

4 Το δεύτερο πρόβληµα κείτεται στην εκθετική αύξηση του µεγέθους των πινάκων δροµολόγησης. Στο ιαδίκτυο τον εκέµβριο του 1990 υπήρχαν 2190 διαδροµές ενώ τον εκέµβριο του 1992 υπήρχαν 8500 διαδροµές και τον εκέµβριο του 1995 υπήρχαν και άνω διαδροµές. Άλλοι παράγοντες σχετικοί µε το πρόβληµα δυναµικού µονάδος: Αυξανόµενη ζήτηση για την ισχύ CPU στον υπολογισµό των αλλαγών πινάκων δροµολόγησης Η όλο και περισσότερη δυναµική φύση των συνδέσεων WWW και της επίδρασής τους στο δροµολογητή Η ένταση των πληροφοριών που χρειάζεται να ρυθµιστεί από ανθρώπους και µηχανές

5 Η µακροπρόθεσµη λύση των παραπάνω προβληµάτων µπορεί να δωθεί στη διαδεδοµένη επέκταση της επόµενης έκδοσης ΙΡ(IPng ή ΙPv6) Αυτή η διαδικασία διόρθωσης είναι ικανή να δηµιουργήσει ένα τεράστιο κόπο και να φέρει αλλαγές σε θεµελιώδεις έννοιες του ιαδικτύου

6 ΕΞΕΤΑΣΗ Classful IP Όταν η ΙΡ τυποποιήθηκε τον Σεπτέµβριο του 1981, η προδιαγραφή απαιτούσε ότι σε κάθε σύστηµα που συνδέεται µε το ιαδίκτυο, βασισµένο στην ΙΡ, ανατίθεται µια µοναδική 32- bit τιµή διευθύνσεων ιαδικτύου. Μέρη ιεύθυνσης ιαδικτύου: Πρώτο µέρος: προσδιορίζει το δίκτυο στο οποίο ανήκει ο host εύτερο µέρος: προσδιορίζει τον ιδιαίτερο host στο συγκεκριµένο δίκτυο

7 Τα τελευταία χρόνια το πεδίο «δικτυακού αριθµού» αναφέρεται ως «δικτυακό πρόθεµα» επειδή το πρώτο µέρος κάθε διεύθυνσης ΙΡ προσδιορίζει τον αριθµό δικτύων. Όλοι οι hosts σε ένα συγκεκριµένο δίκτυο έχουν το ίδιο δικτυακό πρόθεµα αλλά πρέπει να έχουν ένα µοναδικό host αριθµό. Οµοίως δύο οποιοιδήποτε hosts σε διαφορετικά δίκτυα επιβάλλεται να έχουν διαφορετικά δικτυακά προθέµατα, αλλά µπορούν να έχουν τον ίδιο host αριθµό.

8 Αρχικές Κλάσεις ιευθύνσεων εδοµένου ότι πρέπει να παρασχεθεί υποστήριξη σε διαφορετικού µεγέθους δίκτυα,αποφασίστηκε ότι το διάστηµα διευθύνσεων ΙΡ πρέπει να χωριστεί σε τρεις διαφορετικές κλάσεις διευθύνσεων- Κλάση Α, Κλάση Β, Κλάση C. Αυτό αναφέρεται συχνά ως η «ταξική» εξέταση!!! Ένα από τα θεµελιώδη χαρακτηριστικά της «ταξικής» εξέτασης είναι ότι κάθε διεύθυνση περιέχει ένα αυτό-κωδικοποιηµένο κλειδί που προσδιορίζει το σηµείο διαίρεσης ανάµεσα στο δικτυακό πρόθεµα και τον host αριθµό

9 ίκτυα κλάσης Α- /8 Κάθε διεύθυνση κλάσης Α έχει ένα 8-bit δικτυακό πρόθεµα µε το υψηλότερο δυαδικό ψηφίο κατάταξης να είναι ίσο µε 0 και έναν αριθµό δικτύων επτά δυαδικών ψηφίων,που ακολουθείται από ένα host αριθµό 24 δυαδικών ψηφίων. εδοµένου ότι έχουν ένα 8- bit δικτυακό πρόθεµα τα δίκτυα αυτής της κλάσης αναφέρονται ως /8(ή eights). Στην κλάση Α υποστηρίζονται: 2^7-2=126 /8 δίκτυα 2^24-2= hosts ανά δίκτυο εδοµένου ότι η /8 διεύθυνση περιέχει 2^31 ( ) µεµονωµένες διευθύνσεις και το διάστηµα διευθύνσεων ΙΡv4 περιέχει το πολύ 2^32 ( ) διευθύνσεις, το διάστηµα /8 είναι το 50% του συνολικού διαστήµατος διευθύνσεων.

10 ίκτυα κλάσης Β- /16 Κάθε διεύθυνση κλάσης Β έχει ένα 16-bit δικτυακό πρόθεµα µε τα δύο πρώτα δυαδικά ψηφία κατάταξης ίσα µε 1-0 και έναν αριθµό δικτύων 14 δυαδικών ψηφίων, που ακολουθείται από έναν 16- bit αριθµό host. εδοµένου ότι έχουν ένα 16- bit δικτυακό πρόθεµα, τα δίκτυα κλάσης Β αναφέρονται ως /16. Στα δίκτυα κλάσης Β υποστηρίζονται: Το πολύ 2^14= δίκτυα Το πολύ 2^16-2= hosts ανά δίκτυο Ολόκληρη η /16 διεύθυνση περιέχει 2^30 ( ) διευθύνσεις άρα αντιπροσωπεύει το 25% του συνολικού unicast διαστήµατος διευθύνσεων ΙΡv4.

11 ίκτυα κλάσης C -/24 Κάθε διεύθυνση κλάσης C έχει ένα δικτυακό πρόθεµα 24 δυαδικών ψηφίων µε τα τρία πρώτα ψηφία ίσα µε και έναν αριθµό δικτύων 21 δυαδικών ψηφίων, που ακολουθείται από έναν 8-bit αριθµό host. Όµοια µε τα υπόλοιπα, τα δίκτυα κλάσης C αναφέρονται τώρα ως /24. Στα δίκτυα κλάσης C υποστηρίζονται: Το πολύ 2^21= /24 δίκτυα Το πολύ 2^8-2=254 hosts ανά δίκτυο Ολόκληρη η /24 διεύθυνση περιέχει 2^29( ) διευθύνσεις άρα αντιπροσωπεύει το 12,5% του συνολικού unicast διαστήµατος διευθύνσεων. Άλλες Κλάσεις Οι διευθύνσεις της κλάσης D έχουν τα τέσσερα πρώτα τους δυαδικά ψηφία ίσα µε και χρησιµοποιούνται για να υποστηρίξουν multicasting IP. Oι διευθύνσεις της κλάσης E έχουν τα τέσσερα πρώτα δυαδικά τους ψηφία ίσα µε και είναι διατηρηµένες για πειραµατική χρήση.

12 ιάστικτη Μορφή εκαδικού Αριθµού Η διάστικτη µορφή δεκαδικού αριθµού χωρίζει την 32-bit διεύθυνση ιαδικτύου σε τέσσερα 8-bit πεδία και προσδιορίζει την αξία κάθε πεδίου ανεξάρτητα, ως δεκαδικό αριθµό µε τα πεδία που χωρίζονται από τα σηµεία. Παράδειγµα που δείχνει πως µια διεύθυνση κλάσης Β µπορεί να εκφραστεί στη διάστικτη δεκαδική µορφή.

13 Ο παραπάνω πίνακας δείχνει τη σειρά των µορφών δεκαδικού µε τελείες στις τρεις κλάσεις διευθύνσεων. Το xxx αντιπροσωπεύει το πεδίο host αριθµού της διεύθυνσης που ανατίθεται από τον τοπικό administrator δικτύων.

14 Απρόβλεπτοι Περιορισµοί στην Classful Εξέταση Η ελεύθερη ανάθεση διευθύνσεων σε εκείνους που τις ζήτησαν χωρίς τις ανησυχίες για την ενδεχόµενη µείωση του διαστήµατος διευθύνσεων ΙΡ. Η απόφαση για τυποποίηση σε ένα 32-bit διάστηµα διευθύνσεων σήµανε ότι υπήρξαν µόνο 2^32( ) διαθέσιµες IPv4 διευθύνσεις. Ενδεχοµένως µεγαλύτερο διάστηµα διευθύνσεων θα απέφερε εκθετική αύξηση στον αριθµό των διευθύνσεων. Τα classful όρια Α, Β, Cδεν ενθάρρυναν την αποδοτική κατανοµή ενός πεπερασµένου διαστήµατος διευθύνσεων. Η έλλειψη µιας κλάσης δικτύων για την υποστήριξη των µέσου µεγέθους οργανισµών. Οι µόνες εύκολα διαθέσιµες διευθύνσεις για τις µέσου µεγέθους οργανώσεις είναι /24 όπου έχουν ενδεχοµένως αρνητικό αντίκτυπο στην αύξηση του µεγέθους του πίνακα δροµολόγησης.

15 Subnetting Το subnetting καθορίστηκε για να χωρίσει το δικτυακό πρόθεµα των κλάσεων σε µικρότερα κοµµάτια.ουσιαστικά εισήχθη για να υπερνικήσει µερικά από τα προβλήµατα που τα µέρη του ιαδικτύου άρχισαν να έχουν µε την «ταξική» δύο επιπέδων ιεραρχία διευθυνσιοδότησης: Οι πίνακες δροµολόγησης ιαδικτύου άρχισαν να αυξάνονται. Οι τοπικοί διοικητές (local administrators) έπρεπε να ζητήσουν έναν άλλο αριθµό δικτύων από το ιαδίκτυο προτού να µπορέσει ένα νέο δίκτυο να εγκατασταθεί στην περιοχή τους. Αντί της «ταξικής» ιεραρχίας δύο επιπέδων, το subnetting υποστηρίζει µια ιεραρχία τριών επιπέδων. Η βασική ιδέα είναι να διαιρεθεί ο host αριθµός σε δύο µέρη:τον υποδικτυακό αριθµό και τον host αριθµό σε εκείνο το υποδίκτυο.

16 Ιεραρχία διευθύνσεων υποδικτύου Η διαδροµή από το ιαδίκτυο σε οποιοδήποτε υποδίκτυο µιας δεδοµένης διεύθυνσης ΙΡ είναι το ίδιο πράγµα, ανεξάρτητα από το ποιο υποδίκτυο είναι ο προορισµός του host.και αυτό γιατί όλα τα υποδίκτυα ενός δεδοµένου αριθµού δικτύων χρησιµοποιούν το ίδιο δικτυακό πρόθεµα αλλά διαφορετικούς αριθµούς υποδικτύου.

17 Η επέκταση του subnetting µέσα στο ιδιωτικό δίκτυο παρέχει διάφορα οφέλη: Το µέγεθος του παγκόσµιου πίνακα δροµολόγησης ιαδικτύου δεν αυξάνεται. Ο local administrator έχει την ευελιξία να επεκτείνει τα πρόσθετα υποδίκτυα χωρίς τη λήψη ενός νέου αριθµού δικτύων από το ιαδίκτυο. Η διαδροµή µέσα στο ιδιωτικό δίκτυο δεν έχει επιπτώσεις στον πίνακα δροµολόγησης ιαδικτύου. Εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα Οι δροµολογητές ιαδικτύου χρησιµοποιούν µόνο το δικτυακό πρόθεµα της διεύθυνσης προορισµού στην κυκλοφορία διαδροµών σε ένα υποδικτυακό περιβάλλον. Επίσης χρησιµοποιούν το εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα για να ορίσουν την κυκλοφορία µεταξύ των µεµονωµένων υποδικτύων. Το εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα αποτελείται από το «ταξικό» δικτυακό πρόθεµα και τον υποδικτυακό αριθµό.

18 Το εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα έχει προσδιοριστεί από την µάσκα του υποδικτύου. Τα bits της µάσκας υποδικτύου τίθενται σε 1 αν το σύστηµα που εξετάζει τη διεύθυνση δεχθεί το αντίστοιχο bit στην διεύθυνση ΙΡ ως τµήµα του εκτεταµένου δικτυακού προθέµατος. Τα bits στη µάσκα τίθονται σε 0 αν το σύστηµα δεχθεί το bit ως τµήµα του αριθµού host (host number).

19 Μάσκα υποδικτύου Το µήκος προθέµατος είναι ίσο µε τον αριθµό των παρακείµενων 1 bit στην παραδοσιακή µάσκα υποδικτύου. Αυτό σηµαίνει ότι ο προσδιορισµός της διεύθυνσης δικτύου µε µια µάσκα υποδικτύου µπορεί επίσης να εκφραστεί ως /24. Μήκος εκτεταµένου δικτυακού προθέµατος Κάθε πρωτόκολλο δροµολόγησης απαιτείται να φέρει την πλήρη µάσκα τεσσάρων οκτά-bit διαστηµάτων υποδικτύου.

20 Εκτιµήσεις σχεδίου υποδικτύου 1. Πόσα συνολικά υποδίκτυα ο οργανισµός χρειάζεται σήµερα; 2. Πόσα συνολικά υποδίκτυα ο οργανισµός θα χρειαστεί στο µέλλον; 3. Πόσοι host υπάρχουν στο µεγαλύτερο υποδίκτυο του οργανισµού σήµερα; 4. Πόσοι host θα υπάρξουν στο µεγαλύτερο υποδίκτυο του οργανισµού στο µέλλον; Βήµατα στην διαδικασία προγραµµατισµού: Πρέπει να ληφθεί ο µέγιστος αριθµός υποδικτύων που απαιτούνται και να στρογγυλοποιηθεί στην πλησιέστερη δύναµη του δύο. Υπάρχουν αρκετές διευθύνσεις host για το µεγαλύτερο υποδίκτυο της οργάνωσης. Η κατανοµή διευθύνσεων της οργάνωσης πρέπει να παρέχει αρκετά bits για να επεκταθεί το απαιτούµενο σχέδιο διευθύνσεων του υποδικτύου.

21 ίνεται : Παράδειγµα υποδικτύου #1 Σε έναν οργανισµό έχει ανατεθεί το δίκτυο µε αριθµό /24 και πρέπει να καθορίσει έξι υποδίκτυα.το µεγαλύτερο υποδίκτυο απαιτείται για να υποστηρίξει 25 host. Καθορισµός της µάσκας υποδικτύου/extended-prefix Length Πρώτα πρέπει να καθοριστεί ο αριθµός των bits που απαιτούνται για να καθοριστούν τα έξι υποδίκτυα. εδοµένου ότι µια διεύθυνση δικτύου µπορεί µόνο να είναι κατά µήκος (subnetted) των δυαδικών ορίων,τα υποδίκτυα πρέπει να δηµιουργούνται σε blocks (οµάδες δεδοµένων) που είναι δυνάµεις του δύο. Ο network administrator πρέπει να καθορίσει 8=2^3 blocks και να µείνουν δύο αχρησιµοποίητα υποδίκτυα για µελλοντική αύξηση. Άρα 3 bits απαιτούνται για να απαριθµήσουν τα 8 υποδίκτυα στο block.

22 Παράδειγµα καθορισµού µήκους µασκών/εκτεταµένου υποδικτυακού προθέµατος Ένα 27- bit εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα αφήνει 5 bits για να καθορίσει τις διευθύνσεις του host σε κάθε υποδίκτυο. Αυτό σηµαίνει ότι κάθε υποδίκτυο µε ένα πρόθεµα 27- bits αντιπροσωπεύει ένα παρακείµενο block 2^5(=32) µεµονωµένες διευθύνσεις ΙΡ, από τις οποίες 30 είναι µεταβιβάσιµες διευθύνσεις host σε κάθε υποδίκτυο. ίκτυο βάσεων: = /24 Υποδίκτυο # 0: = /27 Υποδίκτυο # 1: = /27 Υποδίκτυο # 2: = /27 Υποδίκτυο # 3: = /27 Υποδίκτυο # 4: = /27 Υποδίκτυο # 5: = /27 Υποδίκτυο # 6: = /27 Υποδίκτυο # 7: = /27

23 Το όλα- 0υποδίκτυο και το όλα-1υποδίκτυο Εφόσον το υποδίκτυο καθορίστηκε αρχικά σε RFC 950,αυτό απαγόρευσε τη χρήση του όλα- 0και όλα- 1υποδικτύου. Ο λόγος για αυτό τον περιορισµό ήταν να αποτρέψει καταστάσεις που θα µπορούσαν ενδεχοµένως να µπερδέψουν έναν «ταξικό» δροµολογητή (router). Σήµερα ένας δροµολογητής (router) µπορεί να είναι και αταξικός (classless) και classful ταυτόχρονα.

24 ιαφοροποιήσεις ανάµεσα σε µια διαδροµή σε όλα- 1 υποδίκτυο και σε ολόκληρο το δίκτυο. Σχετικά µε το όλα- 1υποδίκτυο, ένας δροµολογητής απαιτεί ότι κάθε είσοδος πίνακα δροµολόγησης περιλαµβάνει το πρόθεµα µήκους έτσι ώστε να µπορέσει να καθορίσει αν µια µετάδοση πρέπει να στελνόταν µόνο στο όλα- 1υποδίκτυο ή σε ολόκληρο το δίκτυο.

25 NETBuilder : Είναι το λογισµικό που επιτρέπει τη διαβίβαση της κυκλοφορίας σε µια κατευθυνόµενη διεύθυνση µετάδοσης αλλά δεν διαβιβάζει την κυκλοφορία σε όλα τα υποδίκτυα µετάδοσης διευθύνσεων Υπάρχουν τρεις παράγοντες που καθορίζουν πότε αυτά τα υποδίκτυα µπορούν να χρησιµοποιηθούν µε το λογισµικό NETBuilder. Το εσωτερικό πρωτόκολλο πυλών (IGP) Ο αριθµός έκδοσης της έκδοσης λογισµικού NETBuilder Οι δυνατότητες κάλυψης άλλων δροµολογητών στο δίκτυο της οργάνωσης. Οι δροµολογητές στο δίκτυο µιας οργάνωσης χρειάζεται να είναι σε θέση να µάθουν, να ερµηνεύσουν σωστά, και να διαβιβάσουν την κυκλοφορία σε άλλα υποδίκτυα µε όλα τα -0s και -1s στο δικό τους πεδίο αριθµού του υποδικτύου. (subnet number field)

26 Καθορισµός των διευθύνσεων του Host για κάθε υποδίκτυο Tο πεδίο host-number µιας διεύθυνσης IP µπορεί να περιέχει όλα τα 0-δυαδικά ψηφία ή όλα τα 1-δυαδικά ψηφία. Ο όλα -0 host-number προσδιορίζει την βάση των δικτύων (ήυποδικτύων), ενώ ο όλα -1 host-number αντιπροσωπεύει τη διεύθυνση µετάδοσης για το δίκτυο (ή το υποδίκτυο). Παράδειγµα: Υπάρχουν 5 bit στο (host-number field) κάθε διεύθυνσης υποδικτύου. Αυτό σηµαίνει ότι κάθε υποδίκτυο αντιπροσωπεύει µια οµάδα 30 δεδοµένων διευθύνσεων host (2^5-2 = 30, τα 2 αφαιρούνται επειδή οι όλες -0 & οι όλες -1 διευθύνσεις host δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν). Οι hosts σε κάθε υποδίκτυο είναι αριθµηµένοι 1 µέσω 30. Γενικά, για να καθορίσει τη διεύθυνση που ανατίθεται στον host #n ενός υποδικτύου, ο network administrator τοποθετεί τη δυαδική αντιπροσώπευση του n στο (hostnumber field) του υποδικτύου. π.χ. για να καθορίσουν τη διεύθυνση που ανατίθεται στον host #15 στο υποδίκτυο #2, ο network administrator τοποθετεί απλά τη δυαδική αντιπροσώπευση του 15(01111) στα 5-δυαδικά ψηφία του πεδίου host του υποδικτύου #2.

27 Καθορισµός των διευθύνσεων του Host για κάθε υποδίκτυο Οι διευθύνσεις host για το υποδίκτυο #2 δίνονται παρακάτω. Το γραµµένο µέρος µε πλάγια στοιχεία της διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου (extended-prefix length), ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν το (host-number field) 5-δυαδικών ψηφίων: Υποδίκτυο # 2: = /27 Host # 1: = /27 Host # 2: = /27 Host # 3: = /27 Host # 4: = /27 Host # 5: = /27.. Host # 15: = /27 Host # 16: = /27.. Host # 27: = /27 Host # 28: = /27 Host # 29: = /27 Host # 30: = /27

28 Καθορισµός των διευθύνσεων του Host για κάθε υποδίκτυο Καθορισµός της διεύθυνσης µετάδοσης (broadcast address) για τα υποδίκτυα Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #2 είναι οι -1 διευθύνσεις host ή: = Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #2 είναι ακριβώς ένα λιγότερο από τη διεύθυνση βάσεων για το υποδίκτυο #3 ( ). Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #6 είναι απλά και οι Ι διευθύνσεις host ή: = Πάλι, η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #6 είναι ακριβώς ένα λιγότερο από τη διεύθυνση βάσεων για το υποδίκτυο #7 ( ) Αυτό γίνεται πάντα. Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #n είναι ένα λιγότερο από τη διεύθυνση βάσης για το υποδίκτυο #(n+1).

29 Παράδειγµα #2 Σε έναν οργανισµό έχει ανατεθεί το δίκτυο µε αριθµό /16 και πρέπει να δηµιουργήσει ένα σύνολο υποδικτύων που υποστηρίζει µέχρι 60 hosts σε κάθε υποδίκτυο. Ορισµός µάσκας υποδικτύου (subnet mask)/(εκτεταµένου προθέµατος δικτύου) εδοµένου ότι µια οµάδα δεδοµένων (block) της διεύθυνσης hosts µπορεί µόνο να ανατεθεί κατά µήκος των δυαδικών ορίων, οι οµάδες δεδοµένων διευθύνσεων host µπορούν µόνο να δηµιουργηθούν κατά δυνάµεις του δύο. Αυτό σηµαίνει ότι είναι αδύνατο να δηµιουργηθεί µια οµάδα δεδοµένων που περιέχει ακριβώς 60 διευθύνσεις host. Για να υποστηρίξει 60 host, ο network administrator πρέπει να καθορίσει ένα ελάχιστο block 62(2^6-2) διευθύνσεων host. Όµως, αυτή η επιλογή θα παρείχε µόνο δύο αχρησιµοποίητες διευθύνσεις host σε κάθε υποδίκτυο για µελλοντική αύξηση. εδοµένου ότι αυτό δεν εµφανίζεται να είναι επαρκές να υποστηρίξει την πρόσθετη αύξηση, ο network administrator εκλέγει να καθορίσει ένα block διευθύνσεων host 126(2^6-2) και έχει 66 διευθύνσεις σε κάθε υποδίκτυο για τη µελλοντική αύξηση. Ένα block 126 διευθύνσεων host απαιτεί τα 7-δυαδικά ψηφία στο (host-number field)

30 Το επόµενο βήµα είναι να καθοριστεί η µάσκα υποδικτύου/ εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου. εδοµένου ότι τα 7-δυαδικά ψηφία της 32-bit διεύθυνσης IP απαιτούνται για το πεδίο αριθµού host, ένα πρόθεµα πρέπει να είναι /25 (25 = 32-7). Ένα εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου 25-δυαδικών ψηφίων µπορεί να εκφραστεί στην δεκαδική µορφή ως Αυτό διευκρινίζεται στο σχήµα Το πρόθεµα 25-δυαδικών ψηφίων αναθέτει τα 9-δυαδικά ψηφία στο (subnetnumber field). Αφού 2^9 = 512, 9 bit επιτρέπουν τον καθορισµό 512 υποδικτύων. Ανάλογα µε τις απαιτήσεις του οργανισµού, ο network administrator θα µπορούσε να έχει εκλέξει να αναθέσει τα πρόσθετα δυαδικά ψηφία στο πεδίο αριθµού host (επιτρέποντας περισσότερους hosts σε κάθε υποδίκτυο) και να µειώσει τον αριθµό δυαδικών ψηφίων στο πεδίο αριθµού υποδικτύου (που µειώνει το συνολικό αριθµό υποδικτύων που µπορεί να καθοριστεί).

31 Καθορισµός των subnet-numbers Τα 512 υποδίκτυα θα αριθµηθούν 0 έως 511. Η δυαδική αντιπροσώπευση είναι: 0( ), 1( ), 2( ), 3( )..., 511( ). Για το υποδίκτυο # 3, ο network administrator τοποθετεί τη δυαδική αντιπροσώπευση 3( ) στα 9-δυαδικά ψηφία του πεδίου αριθµού υποδικτύου. Το γραµµένο µε πλάγια στοιχεία κάθε διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου, και τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν τα 9 δυαδικά ψηφία που αντιπροσωπεύουν το πεδίο αριθµού υποδικτύου: Βασικό δίκτυο: = /16 Υποδίκτυο # 0: = /25 Υποδίκτυο # 1: = /25 Υποδίκτυο # 2: = /25 Υποδίκτυο # 3: = /25 Υποδίκτυο # 4: = /25 Υποδίκτυο # 5: = /25 Υποδίκτυο # 6: = /25 Υποδίκτυο # 7: = /25.. Υποδίκτυο # 510: = /25 Υποδίκτυο # 511: = /25

32 Καθορισµός των διευθύνσεων host για κάθε υποδίκτυο Υπάρχουν 7 bits στο (host-number field) για κάθε διεύθυνση υποδικτύου. Οι hosts σε κάθε υποδίκτυο θα αριθµηθούν 1 έως 126. Οι διευθύνσεις host για το υποδίκτυο #3 δίνονται παρακάτω. Το γραµµένο µέρος µε πλάγια στοιχεία κάθε διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου, ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν το 7-bit (host-number field) : Υποδίκτυο # 3: = /25 Host # 1: = /25 Host # 2: = /25 Host # 3: = /25 Host # 4: = /25. Host # 62: = /25 Host # 63: = /25 Host # 64: = /25 Host # 65: = /25. Host # 123: = /25 Host # 124: = /25 Host # 125: = /25 Host # 126: = /25 Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #3 είναι και οι -1διευθύνσεις host ή: =

33 Μάσκες µεταβλητού µήκους υποδικτύων (Variable Length Subnet Masks - VLSM) Όταν σε ένα δίκτυο IP ανατίθεται περισσότερη από µια µάσκα υποδικτύου, θεωρείται δίκτυο µε " µάσκες µεταβλητού µήκους υποδικτύου ". ηλαδή τα εκτετα- µένα προθέµατα δικτύου έχουν διαφορετικά µήκη. RIP-1 Τα προβλήµατα στο VLSM Το RIP-1 (Route Information Protocol) επιτρέπει µόνο µια ενιαία µάσκα υποδικτύου.kατά την χρησιµοποίηση του RIP-1, οι µάσκες υποδικτύου πρέπει να είναι οµοιόµορφες πέρα από το ολόκληρο πρόθεµα δικτύου. Εν τη απουσία των πληροφοριών των µασκών των υποδικτύων, το RIP-1 αναγκάζεται να κάνει τις πολύ απλές υποθέσεις για τη µάσκα που πρέπει να εφαρµοστεί σε οποιεσδήποτε από τις µαθηµένες διαδροµές της. Υποθέτοντας ότι στο port-1 ενός δροµολογητή έχει ανατεθεί η διεύθυνση /24 IP και ότι στο port-2 έχει ανατεθεί η διεύθυνση /24 IP. Εάν ο δροµολογητής µαθαίνει για το δίκτυο από έναν γείτονα, εφαρµόζει µια µάσκα /24 δεδοµένου ότι το port-1 διαµορφώνεται µε ένα άλλο υποδίκτυο του δικτύου. Όµως, όταν µαθαίνει ο δροµολογητής για το δίκτυο από έναν γειτονικό, υποθέτει µια "φυσική µάσκα" /16 δεδοµένου ότι δεν έχει κάποια άλλη πληροφορία µάσκας διαθέσιµη.

34 RIP-1 Τα προβλήµατα στο VLSM Πώς ένας RIP-1 δροµολογητής ξέρει εάν πρέπει να περιλάβει τα δυαδικά ψηφία αριθµού υποδικτύου σε ένα πίνακα αναπροσαρµογής δροµολόγησης σε έναν γειτονικό RIP-1; Ένας δροµολογητής που εκτελεί RIP-1 θα γνωστοποιήσει µόνο τα δυαδικά ψηφία αριθµού υποδικτύου σε ένα άλλο port εάν το port αναπροσαρµογών (update port) διαµορφώνεται µε ένα υποδίκτυο του ίδιου αριθµού δικτύων. Εάν το pοrt αναπροσαρ- µογών διαµορφώνεται µε έναν διαφορετικό αριθµόυποδικτύουή δικτύων, οδροµολογητής θα διαφηµίσει µόνο τη µερίδα δικτύων της διαδροµής υποδικτύου και "zero-out" το πεδίο αριθµού υποδικτύου. Π.χ. υποθέστε ότι στο port-1 ενός δροµολογητή έχει ανατεθεί η διεύθυνση /24 IP και ότι στο port-2 έχει ανατεθεί η διεύθυνση /24. IP Επίσης, υποθέστε ότι ο δροµολογητής έχει µάθει για το δίκτυο από έναν γειτονικό. εδοµένου ότι το port-1 διαµορφώνεται µε ένα άλλο υποδίκτυο του δικτύου, ο δροµολογητής υποθέτει ότι το δίκτυο έχει µια µάσκα υποδικτύου /24. Όταν έρχεται να γνωστοποιήσει αυτήν την διαδροµή, γνωστοποιεί στο port-1, αλλά γνωστοποιεί µόνο στο port-2.

35 RIP-1 Τα προβλήµατα στο VLSM Για αυτούς τους λόγους, o RIP-1 είναι περιορισµένος µόνο σε µια ενιαία µάσκα υποδικτύου για κάθε αριθµό δικτύων. Όµως, υπάρχουν διάφορα πλεονεκτήµατα που κερδίζονται εάν περισσότερες από µια µάσκα υποδικτύου µπορούν να ανατεθούν σε έναν δεδοµένο αριθµό δικτύων IP: Οι πολλαπλάσιες µάσκες υποδικτύου επιτρέπουν την αποδοτικότερη χρήση µιας οργάνωσης που ανατίθεται το διάστηµα διευθύνσεων IP. Οι πολλαπλάσιες µάσκες υποδικτύου επιτρέπουν τη συνάθροιση διαδροµών που µπορεί σηµαντικά να µειώσει το ποσό δροµολόγησης των πληροφοριών στο επίπεδο του βασικού κορµού µέσα στη δικτυακή γειτονιά δροµολόγησης (routing domain) µιας οργάνωσης.

36 Αποδοτική χρήση της οργάνωσης που ανατίθεται το διάστηµα διευθύνσεων IP Η επιλογή της υποστήριξης µόνο µιας ενιαίας µάσκας υποδικτύου κλείδωσε έναν οποιαδήποτε οργανισµό σε έναν καθορισµένο αριθµό υποδικτύων, καθορισµένου µεγέθους Π.χ. Υποθέστε ότι ένας network administrator αποφάσισε να διαµορφώσει το /16 δίκτυο µε ένα εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου /22 Ένα δίκτυο /16 µε ένα εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου /22 επιτρέπει 64 υποδίκτυα (2^6), κάθε ένα από τα οποία υποστηρίζει ένα µέγιστο hosts (2^10-2). Αυτό είναι καλό εάν η οργάνωση θέλει να επεκτείνει διάφορα µεγάλα υποδίκτυα, αλλά τι γίνεται αν ήθελε ένα υποδίκτυο που περιέχει µόνο 20 ή 30 hosts;

37 Αποδοτική χρήση της οργάνωσης που ανατίθεται το διάστηµα διευθύνσεων IP εδοµένου ότι το ένα δίκτυο θα µπορούσε να έχει µόνο µια ενιαία µάσκα, ο network administrator απαιτήθηκε ακόµα να αναθέσει τους 20 ή 30 hosts σε ένα υποδίκτυο µε ένα πρόθεµα 22-δυαδικών ψηφίων. Αυτή η ανάθεση σπαταλάει περίπου διευθύνσεις host IP για κάθε µικρό υποδίκτυο που επεκτείνεται. Ο περιορισµός σε µια ενιαία µάσκα µειώνει την ευελιξία του δικτύου και δεν ενθαρρύνει την εύκαµπτη και αποδοτική χρήση του διαστήµατος διευθύνσεων µιας οργάνωσης. Η µια λύση σε αυτό το πρόβληµα ήταν να επιτρέψει σε ένα subnetted network να του ανατίθεται περισσότερη από µια µάσκα υποδικτύου. Υποθέστε ότι στο προηγούµενο παράδειγµα, ο network administrator επιτρέπεται να διαµορφώσει το /16 δίκτυο µε ένα εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου /26. Μία διεύθυνση δικτύου /16 µε ένα (extended-network length)/26 επιτρέπει 1024 υποδίκτυα (2^10), κάθε ένα από τα οποία υποστηρίζει ένα µέγιστο 62 hosts (2^6-2). Το πρόθεµα /26 θα ήταν ιδανικό για τα µικρά υποδίκτυα µε λιγότερο από 60 hosts, ενώ το πρόθεµα /22 ταιριάζουν καλά για τα µεγαλύτερα υποδίκτυα που περιέχουν µέχρι 1000 hosts

38 Συνάθροιση διαδροµών (Route Aggregation) Tο /8 δίκτυο διαµορφώνεται αρχικά µε εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου /16. Το υποδίκτυο /16 διαµορφώνεται µε ένα εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου /24 Tο /16 υποδίκτυο διαµορφώνεται µε ένα εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου /19. H επαναλαµβανόµενη διαδικασία δεν απαιτεί ότι το ίδιο εκτεταµένο πρόθεµα δικτύου ανατίθεται σε κάθε επίπεδο επανάληψης. H επαναλαµβανόµενη υποδιαίρεση του διαστήµατος διευθύνσεων της οργάνωσης µπορεί να πραγµατοποιηθεί όσο ο network administrator χρειάζεται να την πάρει.

39 Συνάθροιση διαδροµών (Route Aggregation) Το σχήµα επεξηγεί πώς µια προγραµµατισµένη και στοχαστική κατανοµή VLSM µπορεί να µειώσει το µέγεθος των πινάκων δροµολόγησης ενός οργανισµού. O δροµολογητής D είναι σε θέση να συνοψίσει τα έξι υποδίκτυα πίσω από το σε µια ενιαία διαφήµιση ( /24). O δροµολογητής B είναι σε θέση να αθροίσει τα όλα υποδίκτυα πίσω από το σε µια ενιαία διαφήµιση. Επιπλέον, ο δροµολογητής C είναι σε θέση να συνοψίσει τα έξι υποδίκτυα πίσω από το σε µια ενιαία διαφήµιση ( /16). Τελικά, δεδοµένου ότι η δοµήυποδικτύουδεν είναι ορατή έξω από την οργάνωση, ο δροµολογητής Α εγχέει µια ενιαία διαδροµή στον πίνακα δροµολόγησης του σφαιρικού ιαδικτύου /8 (ή 11/8).

40 Εκτιµήσεις σχεδίου VLSM Για να αναπτυχθεί ένα σχέδιο VLSM, ο σχεδιαστής δικτύων πρέπει κατ' επανάληψη να υποβάλει το ίδιο σύνολο ερωτήσεων όπως για ένα παραδοσιακό σχέδιο υποδικτύου.: 1. Πόσα συνολικά υποδίκτυα αυτό το επίπεδο χρειάζεται σήµερα; 2. Πόσα συνολικά υποδίκτυα χρειάζεται αυτό το επίπεδο στο µέλλον; 3. Πόσοι host υπάρχουν στο µεγαλύτερο υποδίκτυο αυτού του επιπέδου σήµερα; 4. Πόσοι host θα υπάρξουν στο µεγαλύτερο υποδίκτυο αυτού του επιπέδου που να συµφωνούν µε το µέλλον; Σε κάθε επίπεδο, η οµάδα σχεδίου πρέπει να σιγουρευτεί ότι έχουν αρκετά πρόσθετα δυαδικά ψηφία για να υποστηρίξουν τον απαιτoύµενο αριθµό υπο-οντοτήτων στα επόµενα και περαιτέρω επίπεδα επανάληψης. Είναι ουσιαστικό ότι οι σχεδιαστές δικτύων εργάζονται κατ' επανάληψη µέσω του σχεδίου εξέτασής τους έως ότου φτάσουν στο κατώτατο επίπεδο.

41 Απαιτήσεις για την επέκταση VLSM Η επιτυχής επέκταση VLSM έχει τρεις προϋποθέσεις: 1. Τα πρωτόκολλα δροµολόγησης πρέπει να φέρουν τις πληροφορίες εκτεταµένου δικτυακού προθέµατος µε κάθε γνωστοποίηση διαδροµών. 2. Όλοι οι δροµολογητές πρέπει να εφαρµόσουν έναν συνεπή αλγόριθµο διαβίβασης που βασίζεται στη πιο µακριά αντιστοιχία 3. Για να εµφανιστεί η συνάθροιση διαδροµών, οι διευθύνσεις πρέπει να ανατεθούν έτσι ώστε να έχουν τοπολογική σηµασία. Η δροµολόγηση των πρωτοκόλλων πρέπει να φέρει τα µήκη εκτεταµένου δικτυακού προθέµατος Τα σύγχρονα πρωτόκολλα δροµολόγησης, όπως OSPF και I-IS-IS, επιτρέπουν την επέκταση VLSM µε την παροχή του µήκους των εκτεταµένων δικτυακών προθεµάτων ή την τιµή των µασκών µαζί µε κάθε διαφήµιση διαδροµών. Αυτό επιτρέπει σε κάθε υποδίκτυο να διαφηµιστεί µε το αντίστοιχο µήκος ή τη µάσκα προθέµατός του Εάν θέλετε να επεκτείνετε VLSM σε µια σύνθετη τοπολογία, πρέπει να επιλέξετε OSPF ή I-IS-IS ως εσωτερικό πρωτόκολλο πυλών (IGP)

42 Η διαβίβαση του αλγορίθµου είναι βασισµένη στη «πιο µακριά αντιστοιχία» Μια διαδροµή µε ένα πιο µακρύ εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα λέγεται ότι είναι "πιο συγκεκριµένη" ενώ µια διαδροµή µε ένα κοντύτερο εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα λέγεται ότι είναι λιγότερο συγκεκριµένη. Οι δροµολογητές πρέπει να χρησιµοποιήσουν τη διαδροµή µε το πιο µακρύ ταιριαστό µε εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα (πιο συγκεκριµένη διαδροµή ταιριάσµατος) κατά τη διαβίβαση της κυκλοφορίας Π.χ.εάν η διεύθυνση προορισµού IP ενός πακέτου είναι και υπάρχουν 3 προθέµατα δικτύων στον πίνακα δροµολόγησης ( /24, /16, και /8), ο δροµολογητής θα επέλεγε τη διαδροµή /24. Η διαδροµή /24 επιλέγεται επειδή το πρόθεµά της έχει το µεγαλύτερο αριθµό των αντίστοιχων δυαδικών ψηφίων στη διεύθυνση προορισµού IP του πακέτου.

43 Η διαβίβαση του αλγορίθµου είναι βασισµένη στη «πιο µακριά αντιστοιχία» εδοµένου ότι η διεύθυνση προορισµού ταιριάζει και µε τις τρεις διαδροµές, πρέπει να ανατεθεί σε έναν host που είναι συνηµµένο µε το υποδίκτυο /24. Εάν η διεύθυνση ανατίθεται σε έναν host που είναι συνηµµένος µε το /16 ή /8 υποδίκτυο, το σύστηµα δροµολόγησης δεν θα καθοδηγήσει ποτέ την κυκλοφορία στον host δεδοµένου ότι ο "µακρύτερος αλγόριθµος αντιστοιχιών" υποθέτει ότι ο host είναι µέρος του υποδικτύου /24. Αυτό σηµαίνει ότι η µεγάλη προσοχή πρέπει να ληφθεί κατά την ανάθεση σε διευθύνσεις host για να σιγουρευτεί ότι κάθε host είναι εφικτός!

44 Τοπολογικά σηµαντική ανάθεση διευθύνσεων εδοµένου ότι ο OSPF και το I-IS-IS µεταβιβάζουν τις πληροφορίες εκτεταµένου δικτυακού προθέµατος µε κάθε διαδροµή, τα υποδίκτυα VLSM µπορούν να διασκορπιστούν σε όλη την τοπολογία µιας οργάνωσης. Όµως για να υποστηρίξουν την ιεραρχική δροµολόγηση και να µειώσουν το µέγεθος των πινάκων δροµολόγησης ενός οργανισµού, οι διευθύνσεις πρέπει να ανατεθούν έτσι ώστε είναι τοπολογικά σηµαντικές Η ιεραρχική δροµολόγηση απαιτεί ότι οι διευθύνσεις ανατίθενται για να απεικονίσουν την πραγµατική τοπολογία δικτύων. Αυτό µειώνει το ποσό δροµολόγησης των πληροφοριών από τη λήψη του συνόλου διευθύνσεων που ανατίθενται σε µια ιδιαίτερη περιοχή της τοπολογίας, και τη συνάθροιση τους σε µια ενιαία διαφήµιση δροµολόγησης για το ολόκληρο σύνολο

45 Παράδειγµα VLSM Σε έναν οργανισµό έχει ανατεθεί ο δικτυακός αριθµός /16 και προγραµµατίζει να επεκτείνει VLSM.Στο ακόλουθο σχήµα έχουµε µια γραφική παρουσίαση του σχεδίου VLSM για τον οργανισµό. Το πρώτο βήµα της subnetting διαδικασίας διαιρεί τη βασική διεύθυνση του δικτύου σε 16 ισοµεγέθη blocks. Κατόπιν το υποδίκτυο #1 διαιρείται σε 32 ισοµεγέθη blocks. Εν συνεχεία το υποδίκτυο #14 διαιρείται σε 16 ισοµεγέθη blocks. Τελικά το υποδίκτυο #14-14 διαιρείται και αυτό σε 8 ισοµεγέθη blocks. Να καθοριστούν τα 16 υποδίκτυα της διεύθυνσης /16 Το πρώτο βήµα της subnetting διαδικασίας φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα:

46 Αφού 16=2^4, τέσσερα bit απαιτούνται για να προσδιορίσουν µεµονωµένα κάθε ένα από τα 16 υποδίκτυα.αυτό σηµαίνει ότι ο οργανισµός χρειάζεται τέσσερα περισσότερα bit ή ένα /20 εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα για να καθορίσει τα 16 υποδίκτυα. Τα υποδίκτυα αυτά δίδονται παρακάτω. Είναι αριθµηµένα από Η γραµµένη µε πλάγια στοιχεία µερίδα κάθε διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο δικτυακό προθεµα,ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν τα 4-δυαδικά ψηφία που αντιπροσωπεύουν το πεδίο του υποδικτυακού αριθµού. Βασικό δίκτυο: = /16 Υποδίκτυο #0: = /20 Υποδίκτυο #1: = /20 Υποδίκτυο #2: = /20 Υποδίκτυο #3: = /20 Υποδίκτυο #4: = /20 : Υποδίκτυο#14: = /20 Υποδίκτυο#15: = /20

47 Καθορισµός διευθύνσεων Host για το υποδίκτυο #3 Αυτό διευκρινίζεται στο ακόλουθο σχήµα: εδοµένου ότι το πεδίο αριθµού Host του υποδικτύου #3 περιέχει 12 bit υπάρχουν έγκυρες διευθύνσεις Host (2^12 2). Οι Host είναι αριθµηµένοι από 1 µέχρι Οι διευθύνσεις αυτές δίδονται παρακάτω. Η γραµµένη µεπλάγια στοιχεία µερίδα κάθε διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα, ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν το πεδίο αριθµού Host 12 δυαδικών ψηφίων: Υποδίκτυο # 3: = /20 Host #1: = /20 Host #2: = /20 Host #3: = /20 : Host #4093: = /20 Host #4094: = /20

48 Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #3 είναι η: = Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #3 είναι ακριβώς ένα λιγότερο από τη βασική διεύθυνση για το υποδίκτυο #4 ( ). Καθορισµός των Υπο-υποδικτύων για το υποδίκτυο #14 ( /20) Αφού 16=2^4,τέσσερα περισσότερα bit απαιτούνται για να προσδιορίσουν κάθε ένα από τα 16 υποδίκτυα. Αυτό σηµαίνει ότι ο οργανισµός θα χρειαστεί ένα /24 εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα. Τα 16 υποδίκτυα δίδονται παρακάτω. Είναι αριθµη- µένα από 0 εώς 15. Η γραµµένη µεπλάγιαστοιχείαµερίδα κάθε διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο δικτυακό προθεµα, ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν τα 4-δυαδικά ψηφία που αντιπροσωπεύουν το πεδίο αριθµού του υπο-υποδικτύου. Υποδίκτυο #14: = /20 Υποδίκτυο #14-0: = /24 Υποδίκτυο #14-1: = /24 Υποδίκτυο #14-2: = /24 : Υποδίκτυο #14-14: = /24 Υποδίκτυο #14-15: = /24

49 Καθορισµός διευθύνσεων hosts για το υποδίκτυο #14-3 ( /24) Έχουµε το ακόλουθο σχήµα: Κάθε ένα από τα υποδίκτυα του υποδικτύου #14-3 έχει 8 bit στο πεδίο αριθµού του Host. Αυτό σηµαίνει ότι κάθε υποδίκτυο αντιπροσωπεύει ένα block από 254 ισχύουσες διευθύνσεις(2^8-2). Οι Hosts είναι αριθµηµένοι από 1 έως 254. Οι διευθύνσεις των Hosts για το υποδίκτυο #14-3 δίδονται παρακάτω. Τα πλάγια ψηφία σε κάθε διεύθυνση δηλώνουν το εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα, ενώ τα τονισµένα δηλώνουν το αποτελούµενο από 8 bit πεδίο αριθµού του Host.

50 Υποδίκτυο #14-3: = /24 Host # = /24 Host # = /24 Host # = /24 Host # = /24 Host # = /24 : Host # = /24 Host # = /24 Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #14-3είναι η: = Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο #14-3 είναι ακριβώς ένα λιγότερο από τη βασική διεύθυνση για το υποδίκτυο #14-4 ( ).

51 Καθορισµός των Υπο-υπο-υποδικτύων για το υποδίκτυο #14-14 ( /24) Έχουµε το ακόλουθο διευκρινιστικό σχήµα: Αφού 8=2^3, τρία περισσότερα bit απαιτούνται για να προσδιορίσουν κάθε ένα από τα 8 υποδίκτυα. Αυτό σηµαίνει ότι ο οργανισµός θα χρειαστεί ένα /27 εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα. Τα 8 υποδίκτυα δίδονται παρακάτω.είναι αριθµηµένα από 0 εώς 7. Η γραµµένη µεπλάγιαστοιχείαµερίδα κάθε διεύθυνσης υπο-υποδικτύου προσδιορίζει το εκτεταµένο δικτυακό προθεµα, ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν τα 3-δυαδικά ψηφία που αντιπροσωπεύουν το πεδίο αριθµού του υπο-υπο-υποδικτύου.

52 Υποδίκτυο #14-14: = /24 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Υποδίκτυο # : = /27 Καθορισµός διευθύνσεων Hosts για το υποδίκτυο # ( /27) Έχουµε το ακόλουθο διευκρινιστικό σχήµα:

53 Κάθε ένα από τα υποδίκτυα του υποδικτύου #14-14 έχει 5bitστο πεδίο αριθµού Host. Αυτό σηµαίνει ότι κάθε υποδίκτυο αντιπροσωπεύει ένα block 30 εγκύρων διευθύνσεων Hosts(2^5-2). Οι Hosts θα αριθµηθούν από 1 µέχρι 30. Οι διευθύνσεις των Hosts δίδονται παρακάτω. Η γραµµένη µεπλάγιαστοιχείαµερίδα κάθε διεύθυνσης προσδιορίζει το εκτεταµένο δικτυακό πρόθεµα, ενώ τα έντονα ψηφία προσδιορίζουν το πεδίο αριθµού Host 5 δυαδικών ψηφίων: Υποδίκτυο# : = /27 Host # = /27 Host # = /27 Host # = /27 Host # = /27 Host # = /27 : Host # = /27 Host # = /27 Η διεύθυνση µετάδοσης για το υποδίκτυο # είναι η: =

54 Classless Inter-Domain Routing(CIDR). (Αταξική δροµολόγηση δια-δικτυακών περιοχών) Το 1992,ηεκθετικήαύξησητου ιαδικτύουάρχισενααυξάνειτις σοβαρές ανησυχίες µεταξύ των µελών του IETF για τη δυνατότητα του συστήµατος δροµολόγησης να κλιµακώσει και να υποστηρίξει τη µελλοντική ανάπτυξη. Αυτάταπροβλήµατα σχετίζονταν µε: την κοντινή-περίοδο εξάντλησης του διαστήµατος,των κλάσης Β,δικτυακών διευθύνσεων, τη ραγδαία αύξηση, σε µέγεθος, των συνολικών πινάκων δροµολόγησης του διαδικτύου την ενδεχόµενη εξάντληση των 32 bit του διαστήµατος διευθύνσεων του IPv4. Ηανταπόκρισησταδυο πρώτα προβλήµατα ήταν η ανάπτυξη της γενικής ιδέας Supernetting ή της αταξικής δροµολόγησης διά-δικτυακών περιοχών (CIDR).

55 Το CIDR υποστηρίζει δύο σηµαντικά χαρακτηριστικά γνωρίσµατα τα οποία ωφελούν το συνολικό διαδικτυακό σύστηµαδροµολόγησης: εξαλείφει την κλασική έννοια των δικτυακών διευθύνσεων της Τάξης Α, της Τάξης Β, και της Τάξης C. Αυτό επιτρέπει την αποδοτική κατανοµήτου διαστήµατος διευθύνσεων του IPv4 µεαποτέλεσµατησυνεχιζόµενη αύξηση του ιαδικτύου έως ότου IPv6 αναπτυχθεί. υποστηρίζει οµαδικές διαδροµές όπου η είσοδος ενός µοναδικού πίνακα δροµολόγησης µπορεί να αντιπροσωπεύσει το διάστηµα διευθύνσεων χιλιάδων παραδοσιακών «ταξικών» διαδροµών. Αυτό επιτρέπει στην είσοδο ενός µοναδικού πίνακα δροµολόγησης να καθορίσει πώς να δροµολογηθεί η κυκλοφορία σε πολλές µεµονωµένες διαδικτυακές διευθύνσεις. Ηοµαδική δροµολόγηση βοηθάει στον έλεγχο του ποσού των δροµολογηθεισών πληροφοριών στη σπονδυλική στήλη των δροµολογητών του ιαδικτύου, µειώνει τη σύγχυση στις διαδροµές (ραγδαίες αλλαγές στη διαθεσιµότητα διαδροµών), και διευκολύνει το τοπικό διοικητικό φορτίο της ενηµέρωσης των εξωτερικών πληροφοριών δροµολόγησης.

56 Το CIDR προάγει την αποδοτική κατανοµήτων διαστηµάτων διευθύνσεων του IPv4. Το CIDR εξαλείφει την παραδοσιακή (κλασική) έννοια των δικτυακών διευθύνσεων της Τάξης Α, της Τάξης Β, και της Τάξης C και την αντικαθιστά µε τη γενικευµένη έννοια ενός δικτυακού προθέµατος. Οι δροµολογητές χρησι- µοποιούν το δικτυακό πρόθεµα,έτσι ώστε τα 3 πρώτα bit της διεύθυνσης IP, να καθορίσουν το σηµείο διαχωρισµού µεταξύ του αριθµού του δικτύου και του αριθµού Host. Στο µοντέλο CIDR, κάθε κοµµάτι της δροµολόγησης των πληροφοριών γνωστοποιείται µεένα bit µάσκας (ή µήκος προθέµατος). Το µήκος προθέµατος είναι ένας τρόπος να καθορίσεις τον αριθµό των υπολείπωνπαρακείµενων bits στο κοµµάτι του δικτύου σε κάθε είσοδο του κάθε πίνακα δροµολόγησης. ροµολογητές που υποστηρίζουν το CIDR δεν καθιστούν τις υποθέσεις βασισµένες στα 3 πρώτα bit της διεύθυνσης, στηρίζονται στις πληροφορίες του µήκους προθέµατος που παρέχονται από τη διαδροµή.

57 Σε ένα «αταξικό» περιβάλλον, τα προθέµατα εµφανίζονται σαν παρακεί- µενες οµάδες δεδοµένων του διαστήµατος διευθύνσεων IP. Παραδείγµατος χάριν, όλαταπροθέµατα µεέναα/20 πρόθεµα αντιπροσωπεύουν το ίδιο ποσό διαστήµατος διευθύνσεων (2^12 ή διευθύνσεις εξυπηρετητών). Περαιτέρω,ένα α/20 πρόθεµα µπορείναανατεθείσεέναπαραδοσιακό Τάξης Α, Τάξης Β ή Τάξης C αριθµό. Το παρακάτω σχήµα δείχνειπωςµπορεί κάθε ένα από τα ακόλουθα /20 block να αντιπροσωπεύσει διευθύνσεις Host /20, /20, και /20

58 Ο παρακάτω πίνακας παρέχει πληροφορίες για τη συνηθέστερη εκτεταµένη CIDR address blocks. Αναφερόµενοι στον πίνακα, µπορούµε να δούµεότιη /15 κατανοµή µπορεί επίσης να προσδιοριστεί χρησιµοποιώντας την παραδοσιακή δεκαδική σηµείωση µασκών Επίσης, η /15 κατανοµήπεριέχειένα παρακείµενο συνεχόµενο block 128K ( ) IP διευθύνσεων που µπορεί, σύµφωνα µε τις τάξεις, να ερµηνευθεί ως 2 Τάξεως Β δίκτυα ή 512 Τάξεως C δίκτυα.

59 Η σηµασία του host για την ανάπτυξη του CIDR Μπορεί να υπάρξουν αυστηρές κοµβικές εµπλοκές όταν επεκτείνουµε δίκτυα βασισµένα στο CIDR. εδοµένου ότι πολλοί hosts είναι «ταξικοί» το interface των χρηστών τους δεν θα τους επιτρέπει να διαµορφωθούν µε µια µάσκα που είναι µικρότερη από τη φυσική µάσκα για µια παραδοσιακή classful διεύθυνση. Γι αυτό, εάν το λογισµικό του host υποστηρίζει τη διαµόρφωση µικρότερων από τις αναµενόµενες µάσκες, ο network administrator έχει τεράστια ευελιξία στη σχεδίαση του δικτύου και την κατανοµή διευθύνσεων. Αποδοτική κατανοµή διευθύνσεων Σε ένα classful περιβάλλον, ένας Internet Service Provider (ISP) µπορεί µόνο να δεσµεύσει /8, /16, ή /24 διευθύνσεις. Σε ένα περιβάλλον CIDR, ο ISP µπορεί να τεµαχίσει ένα block του καταχωρηµένου διαστήµατος διευθύνσεών του, που ικανοποιεί συγκεκριµένα τις ανάγκες κάθε χρήστη, παρέχοντας τον πρόσθετο χώρο για την αύξηση και δεν σπαταλά πολύτιµους πόρους.

60 Παράδειγµα αποδοτικής κατανοµής διευθύνσεων CIDR Υποθέτουµε ότι σε έναν ISP ανήκει το block διευθύνσεων /16. Αυτό το block αντιπροσωπεύει (2^16) διευθύνσεις ΙΡ (ή 256 /24s). Από το block /16 θέλει να δεσµεύσει το block διευθύνσεων /20. Αυτό το µικρότερο block αντιπροσωπεύει (2^12) διευθύνσεις ΙΡ (16 /24s). Block διευθύνσεων : ( /20) Σε ένα «ταξικό» περιβάλλον,o ISP αναγκάζεται να χρησιµοποιήσει το /20 ως 16 ξεχωριστά /24s.

61 Εντούτοις, σε ένα «αταξικό» περιβάλλον, ο ISP είναι ελεύθερος να κόψει την πίτα µε οποιονδήποτε τρόπο θέλει. Θα µπορούσε να τεµαχίσει την αρχική πίτα σε 2 κοµµάτια και να αναθέσει τη µια µερίδα στον οργανισµό Α, κατόπιν να κόψει το άλλο µισό σε 2 κοµµάτια και να αναθέσει το ένα κοµµάτι στον οργανισµόβ, και τελικά να τεµαχίσει το υπολειπόµενο τέταρτο σε 2 κοµµάτια και το αναθέτει στον οργανισµό C και στον οργανισµό D. Κάθε ένας από τους µεµονωµένους οργανισµούς είναι ελεύθερος να δεσµεύσει το διάστηµα διευθύνσεων µέσα στο Intranetwork του όπως τον εξυπηρετεί. Αυτό διευκρινίζεται στο παρακάτω σχήµα :

62 Βήµα #1 : ιαιρούµε το block /20 σε 2 ισοµεγεθή κοµµάτια. Κάθε block αντιπροσωπεύει το µισό του διαστήµατος της διεύθυνσης ή 2.048(2^11) διευθύνσεις ΙΡ. ISP s Block : /20 Org. A : /21 ιατηρηµένο : /21 Βήµα #2 : ιαιρούµε το διατηρηµένο block ( /21) σε 2 ισοµεγεθή κοµµάτια. Κάθε block αντιπροσωπεύει το ένα τέταρτο του διαστήµατος διεύθυνσης ή 1.024(2^10) διευθύνσεις ΙΡ. ιατηρηµένο : /21 Org. B : /22 ιατηρηµένο : /22 Βήµα #3 : ιαιρούµε το διατηρηµένο block ( /22) σε 2 ισοµεγεθή κοµµάτια. Κάθε block αντιπροσωπεύει το ένα όγδοο από το διάστηµα της διεύθυνσης ή 512(2^9) διευθύνσεις ΙΡ. ιατηρηµένο : /22 Org C : /23 Org. D : /23

63 Το CIDR είναι παρόµοιο µε το VLSM Το CIDR και το VLSM είναι ουσιαστικά το ίδιο ακριβώς πράγµα, δεδοµένου ότι και τα δύο επιτρέπουν ένα κοµµάτι από το διάστηµα της διεύθυνσης ΙΡ να είναι κατ επανάληψη διαιρεµένο σε συνεχή µικρότερα κοµµάτια. Η διαφορά είναι ότι µε το VLSM, η επανάληψη εκτελείται στο διάστηµα διεύθυνσης που προηγουµένως έχει ανατεθεί σε έναν οργανισµό και είναι αόρατη στο ιαδίκτυο. Το CIDR από την άλλη µεριά, επιτρέπει την επαναλαµβανόµενη κατανοµή ενός block διευθύνσεων από ένα Ληξιαρχείο ιαδικτύου (Internet Registry) σε ένα υψηλού επιπέδου ISP, και τελικά στο δίκτυο µίας ιδιωτικής οργάνωσης. Όπως το VLSM, η επιτυχής επέκταση του CIDR έχει τρεις προϋποθέσεις : τα πρωτόκολλα δροµολόγησης πρέπει να φέρουν τις πληροφορίες του δικτυακού προθέµατος µε κάθε γνωστοποίηση διαδροµής. όλοι οι routers πρέπει να εφαρµόζουν έναν συνεπή αλγόριθµο διαβίβασης που να βασίζεται στην µακρύτερη αντιστοιχία. για να γίνει η συνάθροιση διαδροµών, οι διευθύνσεις πρέπει να ανατεθούν έτσι ώστε να είναι τοπολογικά σηµαντικές.

64 Έλεγχος της αύξησης των πινάκων δροµολόγησης του ιαδικτύου Σηµαντικό προνόµιο του CIDR είναι ότι παίζει σηµαντικό ρόλο στον έλεγχο της αύξησης των πινάκων δροµολόγησης. Το παραπάνω σχήµα επεξηγεί πως η κατανοµή, που περιγράφεται στο προηγούµενο παράδειγµα CIDR, βοηθάει στη µείωση του µεγέθους των πινάκων δροµολόγησης του ιαδικτύου.

65 Θεωρούµε µια µερίδα του block διευθύνσεων του ISP ( /20). Ο οργανισµός Α αθροίζει 8 /24s σε µία µοναδική(ενιαία) γνωστοποίηση ( /21), ο οργανισµός Β αθροίζει 4 /24s σε µία ενιαία γνωστοποίηση ( /22), ο οργανισµός C αθροίζει 2 /24s σε µία ενιαία γνωστοποίηση ( /23) και ο οργανισµός D αθροίζει 2 /24s σε µία ενιαία γνωστοποίηση ( /23). Τελικά ο ISP είναι σε θέση να εγχύσει τα 256 /24s στην κατανοµή του στο ιαδίκτυο µε µια ενιαία γνωστοποίηση /16! Η επιτυχής επέκταση CIDR θα επιτρέψει να επεκταθεί ο αριθµός των µεµονωµένων δικτύων στο ιαδίκτυο, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τον αριθµό διαδροµών στους πίνακες δροµολόγησης του ιαδικτύου.

66 ροµολόγηση σε «αταξικό» περιβάλλον (classless environment) Το παρακάτω σχήµα επεξηγεί τις γνωστοποιήσεις δροµολόγησης για τον οργανισµό Α που εξετάστηκε στο προηγούµενο παράδειγµα CIDR. εδοµένου ότι όλες οι διαδροµές του οργανισµού Α είναι µέρος του block διευθύνσεων του ISP #1, οι διαδροµές στον οργανισµό Α αθροίζονται σιωπηρά µέσω του ISP #1 στην αθροισµένη γνωστοποίηση στο ιαδίκτυο. Με άλλα λόγια, τα 8 δίκτυα ανέθεσαν στον οργανισµό Α να είναι κρυµµένα πίσω από µια ενιαία γνωστοποίηση δροµολόγησης (single routing advertisement). Χρησιµοποιώντας τον αλγορίθµου διαβίβασης µακρύτερης αντιστοιχίας (longest match forwarding algorithm), οι δροµολογητές του ιαδικτύου θα καθοδηγήσουν την κυκλοφορία στον host στον ISP #1, ο οποίος θα καθοδηγήσει στη συνέχεια την κυκλοφορία στον οργανισµόα.

67 Τώρα, για οποιοδήποτε λόγο, ας υποθέσουµε ότι ο οργανισµός Α αποφασίζει να αλλάξει τον Network Provider στον ISP #2. Αυτό διευκρινίζεται στο παρακάτω σχήµα: Ο οργανισµός Α, όταν αλλάξει ISP, διατηρεί τις διευθύνσεις του και στον ISP #2 γνωστοποιεί µία διαδροµή εξαίρεσης (exception route). Τα πακέτα που θα στείλει ο οργανισµός Α στο ιαδίκτυο και τα πακέτα που θα λάβει από το ιαδίκτυο ακολουθούν τη διαδροµή εξαίρεσης µέσω του ISP #2. Συµπεραίνουµε ότι η εισαγωγή µεγάλου αριθµού διαδροµών εξαίρεσης µπορεί να µειώσει την αποτελεσµατικότητα της επέκτασης του CIDR και να οδηγήσει τελικά στην αύξηση των πινάκων δροµολόγησης του ιαδικτύου.

68 Υποστήριξη του λογισµικού NETBuilder για το CIDR Το λογισµικό NETBuilder εφαρµόζει το BGP-4. Η υποστήριξη για το CIDR είναι ένα σηµαντικό µέρος των βελτιώσεων που έγιναν στο BGP-4. Το λογισµικό NETBuilder χρησιµοποιεί µία δοµή δροµολόγησης πινάκων (routing table structure) που καταλαβαίνει έναν αριθµό δικτύων που γνωστοποιείται µε ένα πρόθεµα (prefix) που είναι πιο σύντοµο από τη φυσική µάσκα. Ο πίνακας δροµολόγησης NETBuilder και η διαδικασία διαβίβασης (forwarding process) αγνοεί την παραδοσιακή κλάση διευθύνσεων ΙΡ και είναι σε θέση να αποδεχτεί οποιοδήποτε συνδυασµό δικτύων/µασκών που λαµβάνει. Το λογισµικό NETBuilder είναι σε θέση να εκτελεί το σύνολο των παραµέτρων διαµόρφωσης µέσω του BGP-4. Επίσης, η παράµετρος OSPF Area Arrange επιτρέπει στην VLSM-βασισµένη συνάθροιση (VLSM-based aggregation) να εκτελεσθεί µέσα σε ένα αυτόνοµο σύστηµα. Ο network administrator µπορεί να προσδιορίσει ακριβώς ποιοι αριθµοί και µάσκες δικτύων γνωστοποιούνται έξω από κάθε περιοχή ή δικτυακή γειτονιά.

69 Νέες λύσεις για την κλιµάκωση (scaling) του διαστήµατος διευθύνσεων ιαδικτύου εδοµένου του προβλήµατος έλλειψης διευθύνσεων ΙΡv4 και της αύξησης των πινάκων δροµολόγησης του ιαδικτύου, τα καλά νέα είναι ότι το CIDR λειτουργεί. Τα άσχηµα νέα είναι ότι οι πρόσφατοι ρυθµοί ανάπτυξης δείχνουν ότι για ακόµη µία φορά ο αριθµός διαδροµών ιαδικτύου αρχίζει να µεγαλώνει εκθετικά. Το ιαδίκτυο πρέπει να βρει έναν τρόπο να κρατήσει την αύξηση των πινάκων δροµολόγησης γραµµική. Το IETF Workgroup συνεχίζει τις προσπάθειές του να αναπτύξει τις λύσεις που θα υπερνικήσουν αυτά τα προβλήµατα, επιτρέποντας τη συνεχή επέκταση και την εξελισιµότητα του ιαδικτύου. Έκκληση να επιστραφούν τα αχρησιµοποίητα δικτυακά προθέµατα του ΙΡ : Το RFC 1917 ζητάει από τις κοινότητες του Internet την επιστροφή των αχρησι- µοποίητων διευθύνσεων ιαδικτύου στο Internet Assigned Numbers Authority (IANA) για ανακατανοµή τους στο ιαδίκτυο.