ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ ΙΙ. Πρωτόκολλα δρομολόγησης

Transcript

1 ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ ΙΙ Πρωτόκολλα δρομολόγησης

2 Εσωτερικά πρωτόκολλα δρομολόγησης Interior Routing Protocols Distance-vector routing Link-state routing Exterior Routing Protocols 2 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

3 Distance-Vector Routing Κάθε δρομολογητής διατηρεί ένα διάνυσμα προορισμών της μορφής <προορισμός, κόστος> ανάμεσα στον ίδιο και σε κάθε άλλο κόμβο στο δίκτυο. Κάθε δρομολογητής ανταλλάσσει τα διανύσματά του με τους γείτονές του (και μόνο). 3 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

4 Routing Information Protocol R1 Δίκτυο 1 1 R2 R (2,5) Δίκτυο 3 Δίκτυο 2 R4 1 R5 1 (1,5) Δίκτυο Δίκτυο 5 (2,5) = (απόσταση σε άλματα, προς δίκτυο) => (απόσταση, διάνυσμα) 4 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

5 Routing Information Protocol link-cost vector W x = w( x,1)... w( x, M ) distance vector για τον κόμβο x next-hop vector για τον κόμβο x L x R x = = L( x,1)... L( x, N) R( x,1)... R( x, N) 5 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

6 R.I.P. Έστω: Α: οι γειτονικοί κόμβοι του x N xy : ένα δίκτυο που συνδέει τον κόμβο x και τον δρομολογητή y. Και R(x,j) = y, τότε ελαχιστοποιούμε την: [ L( y, j) w( x, N )] L ( x, j) = Min + xy y A Ο αλγόριθμος είναι μια κατανεμημένη έκφραση του αλγ. Bellman-Ford 6 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

7 Σταδιακή ανανέωση (incremental update) Αν το εισερχόμενο διάνυσμα απόστασης περιέχει ένα καινούργιο δίκτυο προορισμού, η πληροφορία εισάγεται στους πίνακες δρομολόγησης. Αν ο κόμβος λάβει μια διαδρομή με μικρότερη καθυστέρηση προς έναν προορισμό αντικαθιστά την υπάρχουσα διαδρομή. Αν ο κόμβος λάβει ένα διάνυσμα με ανανεωμένα στοιχεία από κάποιον γείτονα για τον οποίο υπάρχουν μια ή περισσότερες καταχωρήσεις στους πίνακες δρομολόγησης τότε ανανεώνει όλες αυτές τις καταχωρήσεις με βάση τη νέα πληροφορία. Ενημέρωση κάθε 30sec. Μετά από 180sec ακυρώνει σύνδεση. Τα πακέτα του RIP μεταδίδονται πάνω από UDP (port 520). 7 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

8 Counting-to to-infinity Α Δίκτυο 1 Δίκτυο 2 Β Γ Δίκτυο 3 Δίκτυο 4 Δ Δίκτυο 5 Split Horizon: περιττό να επιστρέφει πληροφορία για 1 δίκτυο σε αυτόν που την έστειλε. Split Horizon with Poisoned Reverse: αυ τόματη διακοπή βρόχου μετά από ενημέρωση για 16 βήματα. 8 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

9 Το πακέτο του RIP-I Command: 1=request, 2=reply Version: 1=RIP, 2=RIP-2 Address Family Identifier: 2=IP ad 9 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

10 R.I.P. II Command Version Routing Domain Address Family Route Tag IP Address Subnet Mask x 25 (max) Next Hop IP Address Metric Address Family = 2 (για να δείξει IP διευθύνσεις) Routing Domain = Process ID Router Tag = A.S. No => μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως exterior protocol Next Hop : αν είναι ο ίδιος ο αποστολέας είναι 0, αλλιώς προσδιορίζει διαφορετική IP 10 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

11 R.I.P. II authentication Command Version Routing Domain 0xffff Authentication Type Authentication Information x 25 (max) -»- -»- -»- Authentication Type = 2: plain-text 3: MD5 procedure 11 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

12 Περιορισμοί του RIP Χρήση μόνο σε μικρά δίκτυα (15 hops) Απλοποιημένη διαδικασία μέτρησης που δεν οδηγεί πάντα στους βέλτιστους πίνακες δρομολόγησης Δέχεται ενημέρωση από οποιαδήποτε συσκευή (ακόμη κι από προβληματική) 12 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

13 Link State Routing Κάθε δρομολογητής διανέμει το κόστος σύνδεσης ανάμεσα σε αυτόν και τους γείτονές του προς κάθε άλλο δρομολογητή στο δίκτυο. Κάθε δρομολογητής χρησιμοποιεί αυτή την πληροφορία για να υπολογίσει, ανεξάρτητα, την ελάχιστη απόσταση προς διάφορους προορισμούς. Η διαδικασία διανομής του κόστους πραγματοποιείται μέσω ενός ξεχωριστού πρωτοκόλλου, π.χ. flooding. Τα πακέτα που περιέχουν τα κόστη ονομάζονται link state packets 13 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

14 Link-State Routing Αρχικοποίηση δρομολογητή Εκτίμηση κόστους των ζεύξεων στις διεπαφές Αποστολή του κόστους σε όλους Έλεγχος κόστους ΟΧΙ Υπάρχει αλλαγή ΝΑΙ 14 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

15 Link-State Routing Λήψη κόστους από όλους Συνολική εικόνα της τοπολογίας Χρήση οποιουδήποτε αλγόριθμου (συνήθως Dijkstra) Υπολογισμός ελάχιστου μονοπατιού Κατασκευή πίνακα δρομολόγησης 15 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

16 Flooding α) πρώτο άλμα 16 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

17 Flooding β) δεύτερο άλμα 17 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

18 Flooding γ) τρίτο άλμα 18 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

19 Flooding Πλεονεκτήματα Δοκιμάζονται όλες οι πιθανές διαδρομές, όποια και είναι η κατάσταση του δικτύου (robustness) Γρήγορη ενημέρωση όλων Επειδή σίγουρα δοκιμάζεται και η πιο σύντομη διαδρομή Όλοι λαμβάνουν την πληροφορία => όλοι δημιουργούν πίνακες δρομολόγησης Μειονεκτήματα Αυξημένος φόρτος στο δίκτυο Ευθέως ανάλογος της διασυνδεσιμότητας του δικτύου 19 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

20 Open Shortest Path First Διαδικασία λειτουργίας παρόμοια με τα πρωτόκολλα link-state. Κάθε δρομολογητής στέλνει ενημέρωση για τις ζεύξεις του Ο παραλήπτης στέλνει επιβεβαίωση Καθένας διατηρεί μια βάση με τη γνωστή τοπολογία του δικτύου που εκφράζεται σαν κατευθυνόμενος γράφος Δρομολογητές και δίκτυα = κόμβοι Ζεύξεις = ακμές 20 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

21 O.S.P.F Χρησιμοποιεί πιο ευέλικτα κόστη Οικονομικό κόστος Ασφάλεια Καθυστέρηση Ταχύτητα διαμεταγωγής Ίδια με το TοS του IPv4 Κάθε δρομολογητής διατηρεί 5 πίνακες δρομολόγησης και υπολογίζει 5 spanning trees 21 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

22 O.S.P.F TOS 0 (Normal) : hops TOS 2 (Ελαχιστοποίηση οικονομικού κόστους) χρησιμοποιείται αν μπορεί η χρήση του δικτύου να συνδεθεί με πραγματικό οικονομικό κόστος. TOS 4 (Μεγιστοποίηση( αξιοπιστίας) Μπορεί να είναι βάση κάποιας αρχικής ρύθμισης ή να προκύπτει από το ιστορικό διακοπών στο δίκτυο ή από μετρήσεις απώλειας πακέτων. TOS 8 (Μεγιστοποίηση( διαμεταγωγής throughput) Ρυθμίζεται με βάση το εύρος ζώνης της κάθε ζεύξης. Μονάδα μέτρησης είναι η διάρκεια ενός bit σε μονάδες των 10 nsec. Έτσι για το 10BaseT Ethernet θα έχει την τιμή 10, ενώ για μια ζεύξη ταχύτητας 56Kbps θα είναι TOS 16 (Ελαχιστοποίηση( καθυστέρησης) Αυτό είναι μέτρο του χρόνου μετάβασης (transit) ή της καθυστέρησης από έναν κόμβο. Ο χρόνος αυτός είναι ο χρόνος μετάδοσης συν το χρόνο αναμονής σε ουρά σε κάθε δρομολογητή. Μετριέται δυναμικά από κάθε δρομολογητή για κάθε διεπαφή του με τις ζεύξεις στις οποίες είναι συνδεδεμένος. 22 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

23 Το πακέτο του OSPF Command Version Packet Length Router ID Area ID 24 octets Checksum Authentication Type Authentication Data 23 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

24 Ένα δίκτυο 24 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

25 Ο αντίστοιχος γράφος 25 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

26 Το spanning tree για τον R6 26 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

27 Σύγκριση των τεχνικών δρομολόγησης Distance-Vector Routing Κάθε δρομολογητής στέλνει πληροφορίες δρομολόγησης στους γείτονές του Η πληροφορία που στέλνει είναι μια εκτίμηση του κόστους των μονοπατιών για κάθε δίκτυο Η πληροφορία αποστέλλεται σε κανονική περιοδική βάση Ο δρομολογητής καθορίζει την πληροφορία για το επόμενο άλμα (next-hop) χρησιμοποιώντας τον κατανεμημένο αλγόριθμο Bellman-Ford με βάση την εκτίμηση που έχει λάβει για το κόστος των μονοπατιών. Link-State Routing Κάθε δρομολογητής στέλνει πληροφορίες δρομολόγησης σε κάθε άλλο δρομολογητή του δικτύου. Η πληροφορία που στέλνει είναι ακριβής υπολογισμός του «κόστους» της σύνδεσής του με τα γειτονικά δίκτυα Η πληροφορία στέλνεται όταν υπάρχουν αλλαγές Ο δρομολογητής πρώτα κατασκευάζει μια περιγραφή της τοπολογίας του διαδικτύου του και μετά μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιονδήποτε αλγόριθμο για να καθορίσει τις πληροφορίες του επόμενου άλματος. 27 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

28 Τα distance-vector ακατάλληλα για εξωτερικά πρωτόκολλα! Κάθε δρομολογητής υπολογίζει το κόστος από τις διαφημίσεις των γειτόνων του, επομένως: 1. Δεν έχει εικόνα της πλήρους διαδρομής 2. Υποθέτει ότι όλοι χρησιμοποιούν την ίδια μονάδα μέτρησης 3. Δεν ενημερώνεται για περιορισμούς που ισχύουν στα ενδιάμεσα Α.Σ. 4. Η διαδρομή μπορεί να μην είναι δυνατή 28 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

29 Τα link-state ακατάλληλα για εξωτερικά πρωτόκολλα Κάθε δρομολογητής διαφημίζει τα κόστη των συνδέσεών του και δημιουργεί μια συνολική εικόνα της τοπολογίας: 1. Υποθέτει ότι όλοι χρησιμοποιούν την ίδια μονάδα μέτρησης 2. Όταν το πλημμύρισμα συμβαίνει σε μεγάλη κλίμακα, σε πολλά Α.Σ.,., δεν είναι διαχειρίσιμο. 29 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

30 Path-Vector protocols Εναλλακτική λύση για μέτρηση απόστασης Πληροφορία σχετικά με το ποια δίκτυα μπορούν να προσεγγισθούν μέσω κάποιου δρομολογητή Ποια είναι τα Α.Σ. που πρέπει να διασχίσουμε για να φτάσουμε ως εκεί. 30 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

31 Path-Vector protocols To path-vector δεν περιέχει απόσταση ή κόστος Κάθε πακέτο περιλαμβάνει όλα τα Α.Σ. που πρέπει να διασχίσουμε μέχρι τον προορισμό Έτσι ο δρομολογητής μπορεί: 1. Να ακολουθήσει κάποια πολιτική (π.χ. ασφάλεια) 2. Να διασχίσει τα λιγότερα Α.Σ. 3. Να αποφύγει περιοχές με κακή ποιότητα (π.χ. συμφόρηση) 31 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

32 Border Gateway Protocol Επιτρέπει συνεργασία δρομολογητών από διαφορετικά Α.Σ. Η πληροφορία ανταλλάσσεται πάνω από TCP Χρησιμοποιούνται 4 μηνύματα και 3 διαδικασίες Δεν περιγράφεται πως βρίσκει ο ένας τον άλλο (αυτό είναι θέμα του διαχειριστή του κάθε δικτύου) 32 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

33 B.G.P. Εύρεση γείτονα Neighbor acquisition Μέσω τυπικής διαδικασίας των διαχειριστών Μετά τη συνεννόηση: Διαδικασία κλήσης (request) μέσω μηνυμάτων OPEN Διαδικασία αποδοχής (accept ή refuse) μέσω μηνυμάτων KEEPALIVE 33 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

34 Διαδικασίες BGP Neighbor reachability Περιοδική ανταλλαγή KEEPALIVE Για τη διατήρηση της σχέσης Network reachability Διατηρείται βάση με τα προσβάσιμα δίκτυα Μαζί με την επιθυμητή διαδρομή για το καθένα If «υπάρχει αλλαγή» then «UPDATE message» 34 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

35 BGP messages (OPEN) Marker Length Type Version My A.S. Hold Time BGP Identifier Ποιος είναι Σε ποιο ΑΣ ανήκει Marker: Δεσμευμένο για authentication Length: το μήκος του μηνύματος σε οκτάδες Type: ο τύπος του μηνύματος (OPEN, ) Hold Time: ο χρόνος μεταξύ διαδοχικών KEEPALIVE ή UPDATE 1 variable Opt. parameter length Optional Parameters 35 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

36 BGP messages (KEEPALIVE) 16 Marker 2 1 Length Type Αποστέλλεται όσο οι δύο δρομολογητές επιθυμούν να διατηρήσουν τη σχέση τους 36 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

37 BGP messages (NOTIFICATION) 16 Marker variable Length Type Error Code Error Subcode Data Αποστέλλεται για να αναφερθούν μια σειρά σφαλμάτων που μπορεί να παρουσιαστούν 37 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

38 BGP messages (UPDATE) 16 Marker variable 2 Length Type Unfeasible Routes Length Withdrawn Routes Total Path Attributes Length Μεταφέρει διάφορες πληροφορίες, όπως: Ποια ΑΣ διασχίζεις μέχρι τον προορισμό Ποια διαδρομή προτιμά ο δρομολογητής Σε ποια δίκτυα μπορείς να πας Πιθανή αναίρεση διαδρομής variable variable Path Attributes Network Layer Reachability Information 38 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ

39 Επικοινωνία δύο Α.Σ. AS, Next-hop, NLRI Αυτόνομο Σύστημα 1 Αυτόνομο Σύστημα 2 39 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ NLRI: Network Layer Reachability Information

40 Επικοινωνία Α.Σ. {AS1, AS2}, R5 s IP addr, AS1 s subnets AS 3 R9 AS 1 R1 R5 AS 2 AS 4 AS1, R1 s IP addr, AS1 s subnets {AS1, AS2, AS3}, R9 s IP addr, AS1 s subnets 40 Δίκτυα Η/Υ ΙΙ