Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι Ενότητα 8: Περισσότερα για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ
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
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
Σκοποί ενότητας Σε αυτή την ενότητα αναλύονται τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης. 4
Περιεχόμενα ενότητας (1/2) Ψυχρή εκκίνηση - cold start. Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου. Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης. Σύγκλιση. Περιοδικές ενημερώσεις των πρωτοκόλλων RIPv1 (Routing Information Protocol) και IGRP (Interior Gateway Routing Protocol). 5
Περιεχόμενα ενότητας (2/2) Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP. Βιβλιογραφία. 6
Περισσότερα για τα πρωτόκολλα δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης
Ψυχρή εκκίνηση - cold start 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. 8
Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου (1/2) 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. Εικόνα 1: Τοπολογία. Πηγή: Διδάσκων (2015). 9
Αρχική αναζήτηση-ανακάλυψη δικτύου (2/2) Από τον δρομολογητή R1. Tο 10.4.0.0 είναι διαθέσιμο μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Το 10.5.0.0 είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. 10
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (1/13) Από τον δρομολογητή R2. Το 10.5.0.0 είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Το 10.6.0.0 είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Από τον δρομολογητή R3. Το 10.6.0.0 είναι διαθέσιμο μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Το 10.7.0.0 είναι διαθέσιμο μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. 11
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (2/13) 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. 12
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (3/13) Στο παράδειγμα της παραπάνω 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. 13
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (4/13) Κάθε δρομολογητής επεξεργάζεται τις ενημερώσεις. Ο δρομολογητής R1: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.4.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.5.0.0 μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Λαμβάνει ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο 10.6.0.0 με την τιμή μετρικής 1. Αποθηκεύει το δίκτυο 10.6.0.0 στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 1. 14
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (5/13) Ο δρομολογητής R2: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.6.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.5.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R1 για το δίκτυο 10.4.0.0 με την τιμή μετρικής 1. Αποθηκεύει το δίκτυο 10.4.0.0 στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 1. Λαμβάνει μια ενημερωμένη έκδοση από το R3 για το δίκτυο 10.7.0.0 με μετρική 1. Καταστήματα δίκτυο 10.7.0.0 στον πίνακα δρομολόγησης με μετρική 1. 15
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (6/13) Ο δρομολογητής R3: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.7.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.6.0.0 μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο 10.5.0.0 με την τιμή μετρικής 1. Αποθηκεύει το δίκτυο 10.5.0.0 στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 1. 16
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (7/13) 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 10.7.0.0 και ο δρομολογητής R3 δεν γνωρίζει ακόμη για το δίκτυο 10.4.0.0. Η πλήρης γνώση και ένα συγκλίνον δίκτυο δεν θα λάβουν χώρα μέχρι να υπάρξει κάποια άλλη ανταλλαγή πληροφοριών δρομολόγησης. 17
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (8/13) 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. 18
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (9/13) Επόμενη ενημέρωση. Στην τοπολογία του παραδείγματος, 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. 19
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (10/13) Ο δρομολογητής R1: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.4.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα 10.5.0.0 και 10.6.0.0 μέσω της διεπαφή FastEthernet 0/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο 10.7.0.0 με την τιμή μετρικής 2. Αποθηκεύει το δίκτυο 10.7.0.0 στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 2. Η ίδια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 περιέχει πληροφορίες σχετικά με το δίκτυο 10.6.0.0 με την τιμή μετρικής 1. Δεν υπάρχει καμία αλλαγή. Ως εκ τούτου, οι πληροφορία δρομολόγησης παραμένει η ίδια. 20
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (11/13) Ο δρομολογητής R2: Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα 10.6.0.0 και 10.7.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα 10.4.0.0 και 10.5.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R1 για το δίκτυο 10.4.0.0. Δεν υπάρχει καμία αλλαγή. Ως εκ τούτου, οι πληροφορία δρομολόγησης παραμένει η ίδια. Λαμβάνει μια ενημερωμένη έκδοση από το R3 για το δίκτυο 10.7.0.0. Δεν υπάρχει καμία αλλαγή. Ως εκ τούτου, οι πληροφορίες δρομολόγησης παραμένει η ίδια. 21
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (12/13) Ο δρομολογητής R3: Στέλνει μια ενημέρωση για το δίκτυο 10.7.0.0 μέσω της σειριακής διεπαφής 3/0. Στέλνει μια ενημέρωση σχετικά με τα δίκτυα 10.5.0.0 και 10.6.0.0μέσω της διεπαφής FastEthernet 0/0. Λαμβάνει μια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 για το δίκτυο 10.4.0.0 με την τιμή μετρικής 2. Αποθηκεύει το δίκτυο 10.4.0.0 στον πίνακα δρομολόγησης του με την τιμή μετρικής 2. Η ίδια ενημέρωση από τον δρομολογητή R2 περιέχει πληροφορίες σχετικά με το δίκτυο 10.5.0.0 με τιμή μετρικής 1. Δεν υπάρχει καμία αλλαγή. Ως εκ τούτου, οι πληροφορία δρομολόγησης παραμένει η ίδια. 22
Ανταλλαγή πληροφορίας δρομολόγησης (13/13) Σημείωση: 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 10.4.0.0 επειδή ο δρομολογητής R2 έμαθε για αυτό το δίκτυο μέσω της σειριακής διεπαφής 2/0. 23
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. 24
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. 25
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. Τα RIP και το IGRP είναι παραδείγματα αυτών των πρωτοκόλλων. 26
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 (255.255.255.255) ακόμα και όταν δεν υπάρχει κάποια αλλαγή στην τοπολογία. 27
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. 28
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. 29
Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP (1/6) 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). Και τον χρονοδιακόπτη Holddown. 30
Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP (2/6) Χρονοδιακόπτης εύχρηστής διαδρομής (invalid timer). 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). 31
Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP (3/6) Χρονοδιακόπτης καθήλωσης (Flush timer). 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. 32
Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP (4/6) Χρονοδιακόπτης Holddown. 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. 33
Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP (5/6) 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. 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. 34
Χρονοδιακόπτες του πρωτοκόλλου RIP (6/6) 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). 35
Βιβλιογραφία 1. CCNA αυτοδιδασκαλία: Διασύνδεση συσκευών δικτύου Cisco (ICND), (Επιμέλεια) Steve McQuerry. 2. Δίκτυα υπολογιστών: Το πρώτο βώμα, Wendell Odom. 3. Ασκήσεις προσομοίωσης δικτύων, Emad Aboelela. 4. Εργαστηριακά μαθήματα στα δίκτυα και διαδίκτυα υπολογιστών, Βασίλειος Τσαουσίδης, Ελευθέριος Μαμάτας, Ιωάννης Ψαρράς, Ευστράτιος Κοσμίδης, Στυλιανός Δημητρίου. 36
Τέλος Ενότητας
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Νικολάου Σπύρος. «Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 38
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] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ 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. 39
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. 40
Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. Βιβλιογραφικές Πηγές. 41