Ειδικά Θέματα Δικτύων ΙΙ. Ενότητα 8: Δρομολόγηση κατάστασης ζεύξης (Μέρος 2) Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Transcript

1 Ειδικά Θέματα Δικτύων ΙΙ Ενότητα 8: Δρομολόγηση κατάστασης ζεύξης (Μέρος 2) 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 κατάστασης ζεύξης. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας (1/2) Απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα. Σύνδεση. Διαδικασία δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης. Κατάσταση ζεύξης. Αποστολή πακέτων Hello στους γειτονικούς δρομολογητές. Δημιουργία πακέτου κατάστασης ζεύξης. 5

6 Περιεχόμενα ενότητας (2/2) Μετάδοση πακέτων κατάστασης ζεύξης στους γειτονικούς δρομολογητές. Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης. Βιβλιογραφία. 6

7 Δρομολόγηση κατάστασης ζεύξης (Μέρος 2)

8 Απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα Ο δρομολογητής ενημερώνεται για τα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα του, όταν ρυθμίσετε και ενεργοποιήσετε τις διεπαφές. Ανεξάρτητα από τα πρωτόκολλα δρομολόγησης που χρησιμοποιούνται, αυτά τα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα είναι πλέον μέρος του πίνακα δρομολόγησης. 8

9 Σύνδεση Για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης, μια σύνδεση είναι μια διεπαφή σε έναν δρομολογητή. Για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής και τις στατικές διαδρομές η διεπαφή θα πρέπει να ρυθμιστεί σωστά με μια διεύθυνση IP (Internet protocol) και την μάσκα υποδικτύου, και η σύνδεση θα πρέπει να είναι σε κατάσταση up πριν το πρωτόκολλο δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης να μάθει για μια σύνδεση. 9

10 Διαδικασία δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης Όπως και στα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης, η διεπαφή θα πρέπει να περιλαμβάνεται σε μία από τις δηλώσεις του δικτύου πριν να συμμετάσχει στην διαδικασία δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης. Η τοπολογία δείχνει τον δρομολογητή R2 να συνδέεται με τρία απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα: Τη διεπαφή FastEthernet 0/0 στο δίκτυο /16. Το δίκτυο Serial 2/0 στο δίκτυο /16. Το δίκτυο Serial 3/0 στο δίκτυο /16. 10

11 Κατάσταση ζεύξης Πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση αυτών των συνδέσεων είναι γνωστές ως καταστάσεις συνδέσεων. Οι πληροφορίες αυτές περιλαμβάνουν: Την διεύθυνση IP και την μάσκα υποδικτύου της διεπαφής. Τον τύπο του δικτύου, όπως Ethernet (broadcast) ή σειριακή σύνδεση σημείου-προς-σημείο. Το κόστος της εν λόγω σύνδεσης. Όλους τους γειτονικούς δρομολογητές της εν λόγω σύνδεσης. 11

12 Αποστολή πακέτων Hello στους γειτονικούς δρομολογητές (1/3) Το δεύτερο βήμα της διαδικασίας δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης είναι: Κάθε δρομολογητής είναι υπεύθυνος για να συναντιέται με τους γειτονικούς δρομολογητές του μέσω των απευθείας συνδεδεμένων δικτύων του. Οι δρομολογητές με πρωτοκολλά δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης χρησιμοποιούν ένα πρωτόκολλο Hello για να ανακαλύψουν τυχόν γειτονικούς δρομολογητές στην σύνδεση τους. Γειτονικός δρομολογητής είναι οποιοσδήποτε άλλος δρομολογητής που έχει ενεργοποιηθεί με το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης κατάστασης. 12

13 Αποστολή πακέτων Hello στους γειτονικούς δρομολογητές (2/3) Στην τοπολογία ο δρομολογητής R2 στέλνει πακέτα Hello έξω μέσω των συνδέσεων του (διεπαφές) για να ανακαλύψει αν υπάρχουν γειτονικοί δρομολογητές. Οι δρομολογητές R1και R3 απαντούν στο πακέτο Hello με τα δικά τους πακέτα Hello διότι αυτοί οι δρομολογητές έχουν ρυθμιστεί με το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης. Δεν υπάρχουν γειτονικοί δρομολογητές έκτος της διεπαφής FastEthernet 0/0. 13

14 Αποστολή πακέτων Hello στους γειτονικούς δρομολογητές (3/3) Επειδή ο δρομολογητής R2 δεν λαμβάνει πακέτο Hello από αυτή την διεπαφή (την FastEthernet 0/0) δεν θα συνεχίσει την διαδικασία δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης για αυτή την σύνδεση (την FastEthernet 0/0). Παρόμοιο με τα πακέτα Hello του EIGRP, όταν δύο δρομολογητές κατάστασης ζεύξης μαθαίνουν ότι είναι γείτονες, δημιουργούν adjacency (γειτνίαση). Αυτά τα μικρά πακέτα Hello εξακολουθούν να ανταλλάσσονται μεταξύ των δύο γειτονικών δρομολογητών που χρησιμεύουν για να παρακολουθούν την κατάσταση ο ένας του άλλου. Εάν ένας δρομολογητής σταματήσει να λαμβάνει πακέτα Hello από έναν γειτονικό δρομολογητή τότε ο γειτονικός δρομολογητής θεωρείται απρόσιτος και χαλάει η γειτνίαση. 14

15 Δημιουργία πακέτου κατάστασης ζεύξης (1/2) Βρισκόμαστε τώρα στο τρίτο στάδιο της διαδικασίας δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης: Κάθε δρομολογητής δημιουργεί ένα πακέτο κατάστασης ζεύξης (LSP) το οποίο περιέχει την κατάσταση των απευθείας συνδεδεμένων συνδέσεων του. Όταν ένας δρομολογητής έχει δημιουργήσει τις adjacencies του, μπορεί να δημιουργήσει τα πακέτα κατάστασης ζεύξης (LSP) που περιέχουν πληροφορίες κατάστασης ζεύξης σχετικά με τις συνδέσεις του. 15

16 Δημιουργία πακέτου κατάστασης ζεύξης (2/2) Μία απλοποιημένη εκδοχή των πακέτων κατάστασης ζεύξης (LSPs) από τον δρομολογητή R1 είναι: 1. R2: Δίκτυο Ethernet /16 (Κόστος 3). 2. R2 -> R1: Σειριακό δίκτυο σημείου-προς-σημείο /16 (Κόστος 5). 3. R2 -> R3: Σειριακό δίκτυο σημείο-προς-σημείο /16 (Κόστος 5). 16

17 Μετάδοση πακέτων κατάστασης ζεύξης στους γειτονικούς δρομολογητές (1/4) Το τέταρτο βήμα της διαδικασίας δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης είναι: Κάθε δρομολογητής εκπέμπει το πακέτο κατάστασης ζεύξης (LSP) προς όλους τους γειτονικούς δρομολογητές, οι οποίοι στη συνέχεια αποθηκεύουν σε μια βάση δεδομένων όλα τα LSP που έλαβαν. Κάθε δρομολογητής εκπέμπει την πληροφορία κατάστασης ζεύξης του σε όλους τους υπόλοιπους δρομολογητές κατάστασης ζεύξης της περιοχής δρομολόγησης. Κάθε φορά που ένας δρομολογητής λαμβάνει ένα LSP από έναν γειτονικό δρομολογητή στέλνει αμέσως αυτό το LSP έξω σε όλες τις διεπαφές εκτός από την διεπαφή που έλαβε το LSP. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί ένα αποτέλεσμα πλημμύρες από LSP από όλους τους δρομολογητές σε όλη την περιοχή δρομολόγησης. 17

18 Μετάδοση πακέτων κατάστασης ζεύξης στους γειτονικούς δρομολογητές (2/4) Τα πακέτα κατάστασης ζεύξης (LSPS) εκπέμπονται σχεδόν αμέσως μετά την λήψη τους χωρίς ενδιάμεσους υπολογισμούς. Σε αντίθεση με τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης που πρέπει πρώτα να εκτελέσουν τον αλγόριθμο Bellman-Ford για να επεξεργαστούν τις ενημερώσεις δρομολόγησης πριν από την αποστολή τους σε άλλους δρομολογητές, τα πρωτόκολλα δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης υπολογίζουν τον αλγόριθμο SPF μετά την ολοκλήρωση της εκπομπής τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, τα πρωτόκολλα δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης να συγκλίνουν γρηγορότερα από τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης. 18

19 Μετάδοση πακέτων κατάστασης ζεύξης στους γειτονικούς δρομολογητές (3/4) Να θυμάστε ότι τα LSPs (πακέτα κατάστασης ζεύξης) δεν χρειάζεται να αποστέλλονται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Ένα LSP χρειάζεται να σταλεί μόνο όταν: Στον ίδιο τον δρομολογητή κατά την αρχική εκκίνηση του ή κατά την εκκίνηση της διαδικασίας πρωτόκολλου δρομολόγησης. Κάθε φορά που υπάρχει κάποια αλλαγή στην τοπολογία, συμπεριλαμβανομένων όταν πέφτει ή ανεβαίνει μια σύνδεση, ή όταν δημιουργείται ή χαλάει μια γειτνίαση. 19

20 Μετάδοση πακέτων κατάστασης ζεύξης στους γειτονικούς δρομολογητές (4/4) Συμπεριλαμβάνονται και άλλες πληροφορίες στο LSP εκτός από την πληροφορία κατάστασης ζεύξης όπως είναι οι αριθμοί ακολουθίας και οι πληροφορίες γήρανσης, αυτές οι πληροφορίες μας βοηθάνε στην διαχείριση της διαδικασίας εκπομπής των LSP. Αυτή η πληροφορία χρησιμοποιείται από κάθε δρομολογητή για να διαπιστώσει εάν έχει ήδη λάβει το ίδιο LSP από άλλον δρομολογητή ή αν το LSP έχει νεότερες πληροφορίες από αυτές που έχει ήδη στην βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης. Αυτή η διαδικασία δίνει την δυνατότητα στον δρομολογητή να κρατήσει μόνο τις πιο πρόσφατες πληροφορίες στην δική του βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης. 20

21 Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης (1/6) Το τελικό βήμα της διαδικασίας δρομολόγησης κατάστασης ζεύξης είναι: Κάθε δρομολογητής χρησιμοποιεί την βάση δεδομένων για να κατασκευάσει έναν πλήρη χάρτη τοπολογίας και υπολογίζει την καλύτερη διαδρομή για κάθε δίκτυο προορισμού. Αφότου ο κάθε δρομολογητής έχει διαδώσει τα δικά του LSPs χρησιμοποιώντας την διαδικασία εκπομπής κατάστασης ζεύξης, τότε κάθε δρομολογητής θα έχει ένα LSP από κάθε δρομολογητή κατάστασης ζεύξης στην περιοχή δρομολόγησης. 21

22 Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης (2/6) Αυτά τα πακέτα κατάστασης ζεύξης (LSPs) αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης. Κάθε δρομολογητής στην περιοχή δρομολόγησης μπορεί πλέον να χρησιμοποιήσει τον αλγόριθμο SPF για να κατασκευάσει τα δέντρα SPF. Ας ρίξουμε μια ματιά στην βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης για τον δρομολογητή R2 καθώς επίσης και στο δέντρο SPF που προκύπτει από τον υπολογισμό του αλγόριθμου SPF. 22

23 Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης (3/6) Εικόνα 1: Η βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης του δρομολογητή R2. Πηγή: Διδάσκων (2015). 23

24 Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης (4/6) Πίνακας 1: Δένδρο SPF. Πηγή: Διδάσκων (2015). Προορισμός Μικρότερο μονοπάτι Κόστος R1 LAN R2 -> R1 8 R1 LAN R2 ->R3 8 R4 LAN R2 -> R3 -> R

25 Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης (5/6) Στην βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης του R2 βλέπουμε ότι: Ως αποτέλεσμα της διαδικασίας εκπομπής LSPs (πακέτων κατάστασης ζεύξης), ο δρομολογητής R2 έχει μάθει την πληροφορία κατάστασης ζεύξης για όλους τους δρομολογητές στην περιοχή δρομολόγησής του. Παρατηρούμε την πληροφορία κατάστασης ζεύξης που έχει λάβει και έχει αποθηκεύσει στην βάση δεδομένων του ο δρομολογητής R2. Παρατηρήστε ότι ο δρομολογητής R2 περιλαμβάνει επίσης και τις δικές του πληροφορίες κατάστασης ζεύξης στη βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης. 25

26 Κατασκευή βάσης δεδομένων κατάστασης ζεύξης (6/6) Το SPF δέντρο: Με μια πλήρη βάση δεδομένων κατάστασης ζεύξης ο δρομολογητής R2 μπορεί πλέον να χρησιμοποιήσει την βάση δεδομένων και τον αλγόριθμο SPF (συντομότερη διαδρομή πρώτη) για να υπολογίσει την προτιμώμενη διαδρομή ή την συντομότερη διαδρομή για κάθε δίκτυο. Κάθε δρομολογητής στην τοπολογία καθορίζει την συντομότερη διαδρομή από την δική του οπτική γωνία. 26

27 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. 27

28 Τέλος Ενότητας

29 Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Νικολάου Σπύρος. «Ειδικά Θέματα Δικτύων ΙΙ». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 29

30 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. 30

31 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. 31

32 Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. Βιβλιογραφικές Πηγές. 32