Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών Ενότητα 6: Δρομολόγηση κατάστασης ζεύξης Άγγελος Μιχάλας 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 εργαστηριακή ενότητα ασχολούμαστε με τη δρομολόγηση κατάστασης ζεύξης. 4
Περιεχόμενα ενότητας Δένδρο SPF. Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής. Δημιουργία πίνακα δρομολόγησης από το δένδρο SPF. Βιβλιογραφία. 5
Δρομολόγηση κατάστασης ζεύξης
Δένδρο SPF (1/8) Δέντρο SPF. Shortest Path First (Μικρότερο Μονοπάτι Πρώτα). Η κατασκευή του δέντρου SPF. Ας εξετάσουμε λεπτομερώς πώς ο δρομολογητής R2 κατασκευάζει το δέντρο SPF χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες κατάστασης ζεύξης από όλους τους άλλους δρομολογητές ο δρομολογητής R2 μπορεί να ξεκινήσει να κατασκευάζει ένα δέντρο SPF του δικτύου με τον εαυτό του ως ρίζα του δέντρου. Οι παρακάτω εικόνες περιγράφουν τον R2 πριν την σύνδεσή με τους άλλους υπολογιστές και περιγράφεται και η διαδικασία κατασκευής δέντρου. 7
Δένδρο SPF (2/8) Ο αλγόριθμος SPF ξεκινάει από την επεξεργασία των παρακάτω πληροφοριών LSP από τον δρομολογητή R1: 1. Συνδέεται με τον γειτονικό δρομολογητή R2 στο δίκτυο 10.2.0.0/16, το κόστος είναι 5. 2. Συνδέεται με τον γειτονικό δρομολογητή R4 στο δίκτυο 10.9.0.0/16, το κόστος είναι 10. 3. Έχει ένα δίκτυο 10.1.0.0/16, το κόστος είναι 3. 8
Δένδρο SPF (3/8) Ο δρομολογητής R2 μπορεί να αγνοήσει το πρώτο LSP(πακέτο κατάστασης ζεύξης), επειδή ο δρομολογητής R2 γνωρίζει ήδη ότι συνδέεται με τον δρομολογητή R1 στο δίκτυο 10.2.0.0/16 με κόστος 5. Ο δρομολογητής R2 μπορεί να χρησιμοποιήσει το δεύτερο LSP και να δημιουργήσει μια σύνδεση από τον δρομολογητή R1 σε έναν άλλο δρομολογητή, τον δρομολογητή R4, με δίκτυο το 10.9.0.0/16 και κόστος 10. Αυτή η πληροφορία προστίθεται στο δέντρο SPF. 9
Δένδρο SPF (4/8) Χρησιμοποιώντας το τρίτο LSP(πακέτο κατάστασης ζεύξης), ο δρομολογητής R2 ενημερώνεται ότι ο δρομολογητής R1 έχει ένα δίκτυο το 10.1.0.0/16 με κόστος 3 και χωρίς γείτονες. Αυτή η σύνδεση προστίθεται στο δέντρο SPF του δρομολογητή R2. 10
Δένδρο SPF (5/8) Ο αλγόριθμος SPF επεξεργάζεται τα LSPs από τον δρομολογητή R3: 1. Συνδέεται με τον γειτονικό δρομολογητή R2 στο δίκτυο 10.4.0.0/16 με κόστος 5. 2. Συνδέεται με τον γειτονικό δρομολογητή R4 στο δίκτυο 10.7.0.0/16 με κόστος 5. 3. Έχει ένα δίκτυο 10.5.0.0/16 με κόστος 3. 11
Δένδρο SPF (6/8) Ο δρομολογητής R2 μπορεί να αγνοήσει το πρώτο LSP, επειδή ο δρομολογητής R2 γνωρίζει ήδη ότι είναι συνδεδεμένος με τον δρομολογητή R3 στο δίκτυο 10.4.0.0/16 με κόστος 5. Αυτή η πληροφορία προστίθεται στο δέντρο SPF. Χρησιμοποιώντας το τρίτο LSP, ο δρομολογητής R2 ενημερώνεται ότι ο δρομολογητής R3 έχει ένα δίκτυο 10.5.0.0/16 με κόστος 3 και χωρίς γείτονες. Αυτή η σύνδεση προστίθεται στο δέντρο SPF του δρομολογητή R2. 12
Δένδρο SPF (7/8) Ο αλγόριθμος SPF επεξεργάζεται τα LSPs από τον δρομολογητή R4: 1. Συνδέεται με τον γειτονικό δρομολογητή R1 στο δίκτυο 10.9.0.0/16, με κόστος 10. 2. Συνδέεται με τον γειτονικό δρομολογητή R3 στο δίκτυο 10.7.0.0/16 με κόστος 5. 3. Έχει ένα δίκτυο 10.8.0.0/16, με κόστος 3. 13
Δένδρο SPF (8/8) Ο δρομολογητής R2 μπορεί να αγνοήσει το πρώτο LSP επειδή ο δρομολογητής R1 γνωρίζει ήδη ότι συνδέεται με τον δρομολογητή R4 στο δίκτυο 10.9.0.0/16 με κόστος 10. Ο δρομολογητής R2 μπορεί επίσης να αγνοήσει και το δεύτερο LSP επειδή το SPF έχει ενημερωθεί από τον δρομολογητή για το δίκτυο 10.7.0.0/16 με κόστος 5. 14
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (1/7) Αναφερόμενοι στην τοπολογία της παρακάτω εικόνας, επειδή όλα τα LSPs (πακέτα κατάστασης ζεύξης) έχουν επεξεργαστεί χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο SPF, ο δρομολογητής R2 έχει πλέον κατασκευάσει το πλήρες δέντρο SPF. Δεν χρησιμοποιούνται οι συνδέσεις 10.7.0.0/16 και 10.9.0.0/16 για να φθάσουμε σε άλλα δίκτυα, επειδή υπάρχουν διαδρομές μικρότερες ή με χαμηλότερο κόστος. 15
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (2/7) Εικόνα 1. Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής. Πηγή: Διδάσκων (2015). 16
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (3/7) Ωστόσο, τα δίκτυα αυτά εξακολουθούν να υπάρχουν ως μέρος του δέντρου SPF και χρησιμοποιούνται για να φτάσουν τις συσκευές σε αυτά τα δίκτυα. Σημείωση: Ο πραγματικός αλγόριθμος SPF προσδιορίζει τη συντομότερη διαδρομή καθώς χτίζει το δέντρο SPF. Το έχουμε φτιάξει σε δύο βήματα για την απλοποίηση της κατανόησης του αλγορίθμου. 17
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (4/7) Ο παρακάτω πίνακας δείχνει το δέντρο SPF για τον δρομολογητή R2. Χρησιμοποιώντας αυτό το δέντρο, τα αποτελέσματα του αλγόριθμου SPF μας δείχνουν την συντομότερη διαδρομή για κάθε δίκτυο. Εμφανίζονται μόνο τα τοπικά δίκτυα στον πίνακα, αλλά το SPF μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον καθορισμό της συντομότερης διαδρομή και σε δίκτυα σύνδεσης WAN. 18
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (5/7) Πίνακας 1. Το δέντρο SPF για τον δρομολογητή R2. Πηγή: Διδάσκων (2015). Προορισμός Μικρότερο μονοπάτι Κόστος R1 LAN R2 -> R1 8 R1 LAN R2 ->R3 8 R4 LAN R2 -> R3 -> R4 13 19
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (6/7) Στην περίπτωση αυτή, ο δρομολογητής R2 προσδιορίζει ότι η συντομότερη διαδρομή για κάθε δίκτυο είναι: Για το δίκτυο 10.1.0.0/16 μέσω της σειριακής 2/0 του δρομολογητή R1 με κόστος 8. Για το δίκτυο 10.5.0.0/16 μέσω της σειριακής 3/0 του δρομολογητή R3 με κόστος 8. Για το δίκτυο 10.7.0.0/16 μέσω της σειριακής 3/0 του δρομολογητή R3 με κόστος 10. Για το δίκτυο 10.8.0.0/16 μέσω της σειριακής 3/0 του δρομολογητή R3 με κόστος 13. Για το δίκτυο 10.9.0.0/16 μέσω της σειριακής 2/0 του δρομολογητή R1 με κόστος 15. 20
Καθορισμός της συντομότερης διαδρομής (7/7) Κάθε δρομολογητής κατασκευάζει το δικό του SPF δέντρο ανεξάρτητα από όλους τους άλλους δρομολογητές. Για να διασφαλιστεί η σωστή δρομολόγηση, οι βάσεις δεδομένων κατάστασης ζεύξης που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αυτών των δέντρων πρέπει να είναι πανομοιότυπες σε όλους τους δρομολογητές. 21
Δημιουργία πίνακα δρομολόγησης από το δένδρο SPF (1/3) Χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες για την συντομότερη διαδρομή που καθορίζεται από τον αλγόριθμο SPF, αυτές οι διαδρομές μπορούν τώρα να προστεθούν στον πίνακα δρομολόγησης. Μπορείτε να δείτε στην παρακάτω εικόνα ότι έχουν προστεθεί οι ακόλουθες διαδρομές στον πίνακα δρομολόγησης του δρομολογητή R1: 10.1.0.0/16 via R1 Serial 2/0, cost = 8 10.5.0.0/16 via R3 Serial3/0, cost = 8 10.7.0.0/16 via R3 Serial 3/0, cost = 10 10.8.0.0/16 via R3 Serial 3/0, cost = 13 10.9.0.0/16 via R1 Serial 2/0, cost = 15 22
Δημιουργία πίνακα δρομολόγησης από το δένδρο SPF (2/3) Εικόνα 2. Δημιουργία πίνακα δρομολόγησης από το δένδρο SPF. Πηγή: Διδάσκων (2015). 23
Δημιουργία πίνακα δρομολόγησης από το δένδρο SPF (3/3) Ο πίνακας δρομολόγησης θα περιλαμβάνει επίσης όλα τα απευθείας συνδεδεμένα δίκτυα και τις διαδρομές από άλλες πηγές, όπως οι στατικές διαδρομές. Τα πακέτα τώρα θα προωθηθούν σύμφωνα με αυτές τις καταχωρήσεις του πίνακα δρομολόγησης. 24
Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Δυτικής Μακεδονίας, Άγγελος Μιχάλας. «Σχεδίαση Δικτύων Υπολογιστών». Έκδοση: 1.0. Κοζάνη 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: 25
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. 26
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. 27
Βιβλιογραφία 1. CCNA αυτοδιδασκαλία: Διασύνδεση συσκευών δικτύου CISCO (ICND), (Επιμέλεια) Steve Mc Querry. 2. Σχεδιασμός και υλοποίηση δικτύων, Σπύρος Δ. Αρσένης. 3. Δίκτυα υπολογιστών: Μία προσέγγιση από τη σκοπιά των συστημάτων, larry L. Peterson, Bruce S. Davie. 4. Διαδίκτυα με TCP/IP: Αρχές, πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές, Douglas E. Comer. 28
Τέλος Ενότητας