Routing i protokoły routingu

Routing i protokoły routingu
Po co jest routing
• Proces przesyłania informacji z sieci
źródłowej do docelowej poprzez
urządzenie posiadające co najmniej dwa
interfejsy sieciowe i stos IP.
Routing przykład
192.168.1.5
192.168.2.5
192.168.1.10
Próba wysłania z 192.168.2.15
wiadomości do 192.168.2.5
• Sprawdzenie maski podsieci
adresata – ID sieci = 192.168.2.0,
• ID adresata = ID nadawcy
• poprzez ARP odczytanie adresu
MAC odbiorcy i wysłanie wiadomości
192.168.2.10
192.168.2.1
192.168.1.1
Próba wysłania z 192.168.2.15
wiadomości do 192.168.1.10
• Sprawdzenie maski podsieci
adresata – ID sieci = 192.168.1.0,
• ID adresata ≠ ID nadawcy
• Sprawdzenie własnej tablicy
routingu
• poprzez ARP odczytanie adresu
MAC routera i przesłanie wiadomości
do niego
192.168.1.15
192.168.2.15
Części składowe tablicy routingu
•
•
•
•
•
Docelowa sieć lub host
Maska sieci
Interfejs
Brama
Metryka
Trasy statyczne i tabela routingu
Adres sieciowy
Maska sieci
Adres bramy
Interfejs Metryka
0.0.0.0
0.0.0.0
192.168.2.1
192.168.2.15
1
192.168.2.0
255.255.255.0
192.168.2.15
192.168.2.15
1
192.168.2.15
255.255.255.255
127.0.0.1
127.0.0.1
1
192.168.2.255
255.255.255.255
192.168.2.15
192.168.2.15
1
127.0.0.0
255.0.0.0
127.0.0.1
127.0.0.1
1
224.0.0.0
224.0.0.0
192.168.2.15
192.168.2.15
1
255.255.255.255
255.255.255.255
192.168.2.15
192.168.2.15
1
• Przykładowa tablica routingu dowolnego hosta. Wszystkie wpisy oprócz
ostatniego są lokalne.
• Tablica routingu czytana jest od dołu do góry, stąd ostatni wpis przesyła
pakiety które do niego dotarły do bramy domyślnej 192.168.1.1, pozostałe
są przetwarzane lokalnie
Tabela routingu routera
Adres sieciowy
Maska sieci
Adres bramy
Interfejs
Metryka
192.168.1.0
255.255.255.0
192.168.1.1
192.168.1.1
1
192.168.1.1 255.255.255.255
127.0.0.1
127.0.0.1
1
192.168.1.255 255.255.255.255
192.168.1.1
192.168.1.1
1
255.255.255.0
192.168.2.1
192.168.2.1
1
192.168.2.1 255.255.255.255
127.0.0.1
127.0.0.1
1
192.168.2.255 255.255.255.255
192.168.2.1
192.168.2.1
1
192.168.2.0
127.0.0.0
255.0.0.0
127.0.0.1
127.0.0.1
1
224.0.0.0
224.0.0.0
192.168.1.1
192.168.1.1
1
255.255.255.255 255.255.255.255
192.168.1.1
192.168.1.1
1
224.0.0.0
192.168.2.1
192.168.2.1
1
255.255.255.255 255.255.255.255
192.168.2.1
192.168.2.1
1
224.0.0.0
Trasowanie i trasy statyczne
192.168.1.5
192.168.10.5
192.168.2.5
192.168.1.10
192.168.10.5
192.168.2.10
Router B
192.168.1.2
192.168.2.1
192.168.10.1
192.168.1.1
192.168.10.5
192.168.1.15
192.168.2.15
Router A
192.168.20.1
192.168.10.2
Router C
192.168.20.5
192.168.20.5
192.168.20.5
Trasowanie i trasy statyczne
Adres sieciowy
Maska sieci
Adres bramy
Interfejs
Metryk
a
A
192.168.1.0
255.255.255.0
192.168.1.1
192.168.1.1
1
A
192.168.2.0
255.255.255.0
192.168.2.1
192.168.2.1
1
A
192.168.10.0
255.255.255.0
192.168.1.2
192.168.1.1
1
A
192.168.20.0
255.255.255.0
192.168.1.2
192.168.1.1
1
B
192.168.1.0
255.255.255.0
192.168.1.2
192.168.1.2
1
B
192.168.2.0
255.255.255.0
192.168.1.1
192.168.1.2
1
B
192.168.10.0
255.255.255.0
192.168.10.1
192.168.10.1
1
B
192.168.20.0
255.255.255.0
192.168.10.2
192.168.10.1
1
C
192.168.1.0
255.255.255.0
192.168.10.1
192.168.10.2
1
C
192.168.2.0
255.255.255.0
192.168.10.1
192.168.10.2
1
C
192.168.10.0
255.255.255.0
192.168.10.2
192.168.10.2
1
C
192.168.20.0
255.255.255.0
192.168.20.1
192.168.20.1
1
Dynamiczne określanie trasy
Problemy przy trasach statycznych
• Rozbudowa sieci
• Nagłe awarie sieci
• Zapewnienie niezawodności
Rozwiązanie - trasowanie dynamiczne
• Ciągła aktualizacja tras w zależności od jakości
łącz i ruchu
• Możliwość balansowania przeciążeń sieci
• Konieczność stosowania protokołów routingu
Protokoły routingu
•
•
•
•
RIP v1 (Routing Information Protocol)
RIP v2 (Routing Information Protocol)
IGRP (Internet Routing Gatwau Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)
• IRD (Router Discowery + ICMP) – protokół
automatycznego znajdywania bramy
(router wykorzystuje protokół ICMPv6 do rozgłaszania i informowania
hostów o swoim adresie IP i oferowanych usługach)
RIP v1 - działanie
• Każdy router (domyślnie co 30s) rozsyła
informacje o własnej tablicy routingu do innych
routerów w sieci.
• Po odebraniu takiej informacji pozostałe router
aktualizują swoje tablice routingu i przesyłają ją
dalej do kolejnych routerów
• Jeśli do danej sieci istnieje więcej niż jedna
droga jest ona wybierana na podstawie metryki
• Metryka – ilość hopów przez który musi być
przesłany pakiet nim dotrze do sieci docelowej
Router B
192.168.10.1
192.168.1.2
192.168.2.1
192.168.1.1
Router A
192.168.20.1
192.168.10.2
Router C
192.168.20.0
192.168.10.0
192.168.1.0
192.168.2.0
Działanie - przykład
1.
Router A zna sieci 192.168.1.0 i 192.168.2.0 i rozgłasza tą
informację dalej
Router B odbiera rozgłoszenie
W odebranej tablicy Router B zwiększa metryki o wartość
przypisaną do wartości interfejsu na którym odebrał wiadomość
(domyślnie 1)
Router B sprawdza i porównuje trasy odebrane z własnymi. Trasa
do sieci 192.168.1.0 jest mu znane więc ją pomija, dodaje
natomiast trasę 192.168.2.0 z metryką zwiększoną o 1
Router B rozgłasza własną tablicę routingu
Router C odbiera rozgłoszenie i patrz punkt 3.
2.
3.
4.
5.
6.
•
7.
Dodaje wpisy do sieci 192.168.1.0 (metryka = 2) i 192.168.2.0
(metryka = 3)
Podobnie rozgłoszenie z B odbiera A i aktualizuje swoją tablicę
routingu o wpis 192.168.10.1 z odpowiednią metryką = 2
Wady protokołu RIP v1
• Rozgłoszenia następują ciągle,
niezależnie od stanu zbieżności sieci –
zużycie zasobów
• Problem wielkości pakietów rozgłoszeń
• Problem odliczania do nieskończoności
Rozwiązanie:
• Żadna trasa nie może mieć metryki > 15
(ograniczenie maksymalnego rozmiaru
sieci)
Router B
192.168.10.1
192.168.1.2
192.168.2.1
192.168.1.1
Router A
192.168.20.1
192.168.10.2
Router C
192.168.20.0
192.168.10.0
192.168.1.0
192.168.2.0
Problem odliczania do
nieskończoności
Problem odliczania do
nieskończoności
• Jeżeli nastąpiła awaria pomiędzy C i B to do B nie
dochodzą rozgłoszenia z C
• Jeżeli w czasie 180s. B nie dostanie rozgłoszenia od C
to ustanowi metrykę do 192.168.20.0 na 16 (trasa
nieosiągalna)
• Jeżeli rozgłaszanie rozpocznie A wówczas do B trafi
informacja że do C jest droga o metryce = 3
• Wówczas B zaktualizuje swoją tablicę routingu i ustawi
metrykę = 4, po czym rozgłosi swoją trasę
• Po odebraniu zestawu tras od B, A zwiększy metrykę dla
trasy do sieci 192.168.20.0 o 1 więc metryka = 4
• Kolejno A rozgłosi swoją tablicę i znów B zwiększy
metrykę o 1, aż do osiągnięcia 15
Rozwiązanie
• Metoda podziału horyzontu:
– Informacje rozgłoszeniowe adresowane do
danego routera pozbawione są informacji o
trasach, które dany router otrzymał od
odbiorcy tras.
• Metoda zatrucia zwrotu:
– Trasy które router wysyła a poznał dzięki
routerowi odbiorcy mają metrykę = 16
RIP v2
• RIP v1 nie wysyłał przy rozgłoszeniu maski podsieci, RIP v2 bez tej wady
możliwość pracy z VLSM lub bezklasowego trasowania domen (variable length subnet
masks – VLSM = Classless Inter-Domain Routing (CIDR))
• RIP v2 umożliwiał proste uwierzytelnianie
droga do uniknięcia „cichych RIP” – routerów widm nasłuchujących i analizujących strukturę
sieci
• Dodanie znaczników tras
Możliwość oznaczenia tras poznanych przez inne protokoły np. OSPF
• RIP v2 przesyła adresy routerów do następnego hopu
celem jest zmniejszenie liczby nieistotnych hopów w przypadku routerów nie obsługujących
RIP
• Obsługa adresowania grupowego
Adresowanie grupowe – multicasting w celu zwiększenia przepustowości
• RIP v2 ograniczenia – rozmiar sieci co powoduje żę można go stosować
w małych sieciach
IGRP (Internet Gateway Routing
Protocol)
• Opracowany przez CISCO
• Zalety
–
–
–
–
–
Stabilne trasowanie nawet w dużych sieciach
Unika zapętania tras, co miało miejsce w RIP
Szybko reaguje na zmiany w topologii sieci
Mniejsze obciążenie zasobów obliczeniowych
Pozwala na równoważenie obciążenia pomiędzy
trasami o podobnej przpystowości
– Reaguje na wartunki istniejące w łączu
– Obsługuje różne typy usług
Metryka w IGRP
W IGRP metryka trasy uwzględnia szereg parametrów
• Czas opóźnienia topologii (ot; waga opóźnienia wo)
• Przepustowość najwolniejszego segmentu trasy
(waga przepustowości – wp; minimalna
przepustowość - mp)
• Dostępność kanałów w trasie (zk)
• Niezawodność trasy (nt)
Metryka = (wp / (mp * (1-zk)) + (wo * ot)) * nt
IGRP – metryka oraz inne
parametry brane pod uwagę
• Opóźnienie topologii – czas jaki zajmuje dotarcie
pakietowi do miejsca w nieobciążonej sieci (np. łącza
satelitarne, duża przepustowość ale duże opóźnienia)
• Wartość dostępności kanału – bieżące wykorzystanie
pasma w %
• Niezawodność – ilość retransmisji
• W IGRP przesyłane są – liczba hopów oraz MTU –
maksymalna jednostka transmisyjna
• Czas retransmisji IGRP - 90s.
• Wykorzystanie metod ograniczonego horyzontu
• Jeżeli dwie trasy mają tą samą metrykę to dane będą
dzielone pomiędzy nie tak by równoważyć obciążenie
• IGRP jest do wykorzystania w pojedynczych systemach
autonomicznych
Protokół OSPF
(Open Shortest Path First)
• Brak ograniczeń odnośnie liczby hopów
• Obsługa VLSM
• Obsługa adresowania grupowego do aktualizacji stanów
łączy
• Szybsza zbieżność, bo aktualizacja natychmiastowa
• Metryki obejmują informacje o opóźnieniach łączy
• Obsługa równoważenia połączeń
• Podział sieci na obszary zawierające do ok.. 50 routerów
– aby zmniejszyć obszar zalewów (flooding) – obszar
rozgłaszania
• Uwierzytelnianie
• Znaczniki tras zewnętrznych
Podział na obszary w OSPF
Usługi sieciowe
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
DNS (53) – (Domain Name System) rozpoznawanie nazw
DHCP – (Dynamic Host Configuration Protocol) dynamiczna konfiguracja
hostów
SMTP (25) – (Simple Mail Transfer Protocol) – podstawowy protokół obsługi
wysyłania maili
Telnet (23) - terminalowe łączenie się ze zdalnymi komputerami (transmisja
nie kodowana)
SSH (22) – terminalowe łączenie się ze zdalnymi komputerami (transmisja
kodowana)
POP3 (110 lub 995) - (Post Office Protocol version 3) – najpopularniejszy
protokół odbioru maili
LDAP – (Lightweight Directory Access Protocol) – system katalogowy
HTTP
FTP
SMB