Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι Ενότητα 7: Δρομολόγηση (Μέρος 3) 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 Η ενότητα αυτή πραγματεύεται ζητήματα σχετικά με τη δρομολόγηση. 4
Περιεχόμενα ενότητας (1/2) Εισαγωγή. RIP (Routing Information Protocol). IGRP (Interior Gateway Routing Protocol). EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol). Η έννοια της διανυσματικής απόστασης. Λειτουργία πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης. 5
Περιεχόμενα ενότητας (2/2) Πρωτόκολλα δρομολόγησης. Χαρακτηριστικά των πρωτοκόλλων δρομολόγησης. Βιβλιογραφία. 6
Δρομολόγηση (Μέρος 3)
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. 8
Εισαγωγή (2/2) Τι 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. 9
RIP Το πρωτόκολλο Πληροφοριών Δρομολόγησης (RIP), αρχικά ορίστηκε στο RFC 1058. 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. 10
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. 11
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. 12
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. 13
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. 14
Λειτουργία πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (1/5) 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. 15
Λειτουργία πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (2/5) 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 δευτερολέπτα για IGRP). Ακόμη και αν η τοπολογία δεν έχει αλλάξει για αρκετές ημέρες, οι περιοδικές ενημερώσεις συνεχίσουν να αποστέλλονται σε όλους τους γείτονες. 16
Λειτουργία πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (3/5) 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. 17
Λειτουργία πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (4/5) Μετάδοση ενημερώσεων στην 255.255.255.255. 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. 18
Λειτουργία πρωτοκόλλων δρομολόγησης διανυσματικής απόστασης (5/5) 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. 19
Πρωτόκολλα δρομολόγησης (1/3) 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. 20
Πρωτόκολλα δρομολόγησης (2/3) 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. 21
Πρωτόκολλα δρομολόγησης (3/3) 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. 22
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. 23
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. 24
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. 25
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. 26
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. 27
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. 28
Τέλος Ενότητας
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Νικολάου Σπύρος. «Ειδικά Θέματα Δικτύων Ι». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 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] 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. 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. 32
Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων Το Έργο αυτό κάνει χρήση των ακόλουθων έργων: Εικόνες/Σχήματα/Διαγράμματα/Φωτογραφίες. Βιβλιογραφικές Πηγές. 33