Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Πρωτόκολλα Δρομολόγησης Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Πρωτόκολλα Δρομολόγησης Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Πρωτόκολλα Δρομολόγησης Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens

2 Τεχνολογίες Διαδικτύου Σύνοψη Πρωτόκολλα Δρομολόγησης IP (IP Routing Protocols) Πρωτόκολλα Στατικής/Δυναμικής Δρομολόγησης Πρωτόκολλα Εσωτερικής/Εξωτερικής Δρομολόγησης Εσωτερική Δρομολόγηση Routing Information Protocol (RIP) Open Shortest Path First (OSPF) Εξωτερική Δρομολόγηση Border Gateway Protocol (BGP)

3 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση στο Διαδίκτυο Το Διαδίκτυο αποτελείται από Αυτόνομα Συστήματα (Autonomous Systems – AS) που αλληλοσυνδέονται: Stub AS – μια σύνδεση με άλλο AS (μικρή επιχείρηση) Multihomed AS – πολλές συνδέσεις προς άλλα AS (μεγάλη επιχείρηση) Transit AS – πάροχος, διασυνδέει πολλά AS Στατική / Δυναμική Δρομολόγηση Δρομολόγηση σε δύο επίπεδα: Πρωτόκολλα Εσωτερικής Δρομολόγησης (Intra-AS) Ο διαχειριστής επιλέγει πρωτόκολλο Πρωτόκολλα Εξωτερικής Δρομολόγησης (Inter-AS) Ένα και μοναδικό στάνταρ (BGP)

4 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Στατική Δρομολόγηση (1/3) Ο πίνακας δρομολόγησης δημιουργείται χειροκίνητα από τον διαχειριστή του δικτύου και αποθηκεύεται Ο διαχειριστής ενημερώνει τον πίνακα κάθε φορά που ενεργοποιείται μια νέα σύνδεση Οι δρομολογητές δεν ανταλλάσσουν πληροφορία Τα τερματικά συνήθως ξέρουν την IP διεύθυνση ενός default δρομολογητή Στα τερματικά γίνεται να δημιουργηθούν δυναμικά οι πίνακες δρομολόγησης μέσω του πρωτόκολλου ICMP (Internet Control Message Protocol): Ένας δρομολογητής ενημερώνει ένα τερματικό για την μη ύπαρξη διαδρομής προς κάποιον προορισμό (ICMP Host Unreachable) Ανακατευθύνει την κίνηση από τερματικό προς προορισμό μέσω άλλου δρομολογητή (ICMP Redirect) Για βελτιστοποίηση δρομολόγησης

5 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Στατική Δρομολόγηση (2/3)

6 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Στατική Δρομολόγηση (3/3) Μειονεκτήματα Στατικής Δρομολόγησης: Για κάθε προορισμό δημιουργείται μια εγγραφή στον πίνακα δρομολόγησης του τερματικού Τα μονοπάτια που εγγράφονται στον πίνακα αφορούν μόνο προορισμούς τερματικών και όχι δικτύων Μη υποστήριξη διευθύνσεων δικτύου από το πρωτόκολλο Ακόμη και αν δυο τερματικά βρίσκονται στο ίδιο δίκτυο, δεν είναι δυνατόν να γίνει μια μόνο εγγραφή στον πίνακα δρομολόγησης Άρα, οι πίνακες που δημιουργούνται είναι μεγάλοι : Άσκοπη κατανάλωση μνήμης Αύξηση του χρόνου αναζήτησης μιας διεύθυνσης μέσα στον πίνακα Η χειροκίνητη ενημέρωση πίνακα στους δρομολογητές παραμένει

7 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δυναμική Δρομολόγηση Ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ γειτονικών δρομολογητών, σχετικών με τις τοπολογίες των δικτύων στα οποία οι δρομολογητές συνδέονται. Διαδικασία δρομολόγησης όπως και σε στατική δρομολόγηση Διαφοροποίηση ως προς την πληροφορία που εγγράφεται στους πίνακες δρομολόγησης Χρησιμοποιείται ένας δαίμονας δρομολόγησης, ο οποίος : Χρησιμοποιεί πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφορίας δρομολόγησης Για εσωτερική δρομολόγηση (μέσα στα όρια ενός ΑΣ) Για εξωτερική δρομολόγηση (μεταξύ ΑΣ) Ενημερώνει τους πίνακες με βάση την πληροφορία που λαμβάνει από πίνακες γειτονικών δρομολογητών Καθορίζει την «πολιτική» δρομολόγησης (επιλέγει την καλύτερη διαδρομή προς τον προορισμό)

8 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση στο Διαδίκτυο Δρομολόγηση μεταξύ διαφορετικών ΑΣ Εσωτερική Δρομολόγηση ΑΣ1 ΑΣ2 ΑΣ3

9 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Αρχές Δρομολόγησης Χρήση γράφων από τους αλγόριθμους δρομολόγησης: Οι κόμβοι των γράφων είναι δρομολογητές Οι συνδέσεις των γράφων είναι φυσικές ζεύξεις Κόστη ζεύξεων: καθυστέρηση, κόστος, συμφόρηση Στόχος: καθορισμός ενός «καλού» μονοπατιού (ακολουθία από δρομολογητές) στο δίκτυο από την πηγή στον προορισμό “καλό” μονοπάτι: Τυπικά σημαίνει ελάχιστο κόστος Πιθανές και άλλοι ορισμοί

10 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Γράφος u y x wv z Graph: G = (N,E) N = set of routers = { u, v, w, x, y, z } E = set of links ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) }

11 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Γράφος:Κόστη u y x wv z c(x,x’) = cost of link (x,x’) - e.g., c(w,z) = 5 cost could always be 1, or inversely related to bandwidth, or inversely related to congestion Cost of path (x 1, x 2, x 3,…, x p ) = c(x 1,x 2 ) + c(x 2,x 3 ) + … + c(x p-1,x p ) Ερώτηση: Ποιο είναι το μονοπάτι με το ελάχιστο κόστος μεταξύ των u και z ? Αλγόριθμος Δρομολόγησης: βρίσκει το καλύτερο μονοπάτι

12 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ταξινόμηση Αλγορίθμων Δρομολόγησης Συγκεντρωμένη ή κατανεμημένη πληροφορία? Συγκεντρωμένη: Όλοι οι δρομολογητές έχουν πλήρη δεδομένα για την τοπολογία, κόστη ζεύξεων Αλγόριθμοι “link state” Κατανεμημένη: Κάθε δρομολογητής ξέρει τους γείτονες του και τα κόστη των ζεύξεων αυτών Διαδικασία υπολογισμού και ανταλλαγής πληροφορίας με γείτονες Αλγόριθμοι “distance vector” Στατική ή δυναμική δρομολόγηση; Στατική Τα μονοπάτια αλλάζουν αργά Δυναμική Μονοπάτια αλλάζουν πιο γρήγορα Περιοδική ενημέρωση Προς απόκριση των αλλαγών στα κόστη των ζεύξεων

13 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Αλγόριθμός δρομολόγησης Link-State Αλγόριθμος του Dijkstra Τοπολογία, κόστη ζεύξεων γνωστά σε όλους τους κόμβους Επιτυγχάνεται με “link state broadcast” Όλοι οι κόμβοι έχουν ίδια πληροφορία Υπολογίζει ελάχιστα κόστη μονοπατιών από έναν κόμβο (πηγή) προς άλλους κόμβους Φτιάχνει πίνακα δρομολόγησης για αυτό τον κόμβο Επανάληψη: μετά k επαναλήψεις ξέρει ελάχιστα κόστη για μονοπάτια προς k προορισμούς Παράμετροι: c(x,y): κόστος ζεύξης από τον κόμβο x στον y ; = ∞ εάν δεν είναι απευθείας συνδεδεμένοι D(v): τρέχουσα τιμή του κόστους του μονοπατιού από την πηγή στον προορισμό V p(v): ο προηγούμενος κόμβος κατά μήκος του μονοπατιού από την πηγή στο v N: σετ κόμβων των οποίων είναι γνωστό τα ελάχιστα κόστη μονοπατιών

14 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Dijsktra’s Algorithm 1 Αρχικοποίηση: 2 N = {u} 3 για όλους τους κόμβους v 4 εάν v γειτονικός στον u 5 τότε D(v) = c(u,v) 6 διαφορετικά D(v) = ∞ 7 8 βρόχος 9 Βρες w που δεν ανήκει στο N τέτοιο ώστε D(w) να είναι ελάχιστο 10 Πρόσθεσε w στο N 11 Ενημέρωσε D(v) για όλα τα v γειτονικά στο w και όχι στο N: 12 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) 15 Μέχρι όλοι οι κόμβοι στο N

15 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Dijkstra’s algorithm: παράδειγμα Comments: As you can see from the graph to the left, this is a six node unidrectional graph which represents campuses of a University. The source node is the city and we are trying to find the shortest distance to all campuses from the city. Initially, this node is settled and it's distance is 0.

16 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Example – Step 1 6 Node Example - Round 1 Select the next round from the table Round Number Campus City0* Toorak40 Geelong70 Burwood30 RusdenUnknown W'boolUnknown Values of dist from the City Campus Comments: Intially, only the city campus is settled with its distance as 0. Remember, the star represents a settled node. The distance to Toorak, Geelong and Burwood can be established, but other campuses, having no direct path from the city are given the distance "Unknown".

17 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Example – Step 2 Values of dist from the City Campus Comments: In the results from round 1, the smallest of the unsettled nodes was Burwood, and so this node is settled. This introduces the path to Rusden, with the addition of the settled Burwood node plus the distance of the path from Burwood to Rusden. (i.e =60) Round Number Campus City0* Toorak40 Geelong70 Burwood3030* RusdenUnknown60 W'boolUnknown

18 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Example – Step 3 Values of dist from the City Campus Comments: From round 2, the smallest of the unsettled nodes is Toorak, which becomes settled. This introduces other paths to Geelong and Rusden, however the distances along these paths does not decrease the distance that was calculated previously from other paths to those campuses Round Number Campus City0* Toorak40 40* Geelong70 Burwoo d 30 30* RusdenUnknown60 W'boolUnknown

19 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Example – Step 4 Values of dist from the City Campus Comments: From the results of the previous round, the smallest of the unsettled nodes is Rusden with 60kms, and so this node is settled. This introduces a reduced distance on the unsettled node Warrnambool from "Unknown" to 140, and the distance is noted for a possible shortest path Round Number Campus City0* Toorak40 40* Geelong70 Burwood3030* RusdenUnknown60 60* W'boolUnknown 140

20 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Example – Step 5 Values of dist from the City Campus Comments: In this round, the smallest of the unsettled nodes is Geelong, and so this node is settled. This introduces a new path to Warrnambool and the calculation results is a shorter path, from 140kms to 75kms Round Number Campus City0* Toorak40 40* Geelong70 70* Burwood3030* RusdenUnknown60 60* W'boolUnknown 14075

21 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Example – Step 6 Values of dist from the City Campus Comments: This is the final round and all that is left to settle the last node, that being Warrnambool. The last column of a distance table is used to show the finalised shortest path from the City to any of the university's campuses Round Number Campus City0* Toorak40 40* Geelong70 70* Burwood3030* RusdenUnknown60 60* W'boolUnknown *

22 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ιεραρχική Δρομολόγηση Ανάγκη κλιμάκωσης Μη δυνατότητα αποθήκευσης όλων των προορισμών στους πίνακες δρομολόγησης! Ενημέρωση πίνακα δρομολόγησης θα κατέκλυζε τις ζεύξεις Αυτονομία στη διαχείριση διαδίκτυο = δίκτυο δικτύων Κάθε διαχειριστή δικτύου θέλει να έχει έλεγχο της δρομολόγησης στο δίκτυο του Μέχρι τώρα θεωρήσαμε μια εξιδανικευμένη κατάσταση Όλοι οι δρομολογητές ίδιοι Μια επίπεδη τοπολογία δικτύου … όχι πραγματικότητα όμως

23 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ιεραρχική Δρομολόγηση Ομαδοποίηση δρομολογητών σε περιοχές, «αυτόνομα συστήματα» “autonomous systems” (AS) Δρομολογητές στο ίδιο AS τρέχουν το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης Πρωτόκολλο δρομολόγησης μέσα σε ένα AS (“intra-AS” routing protocol) Δρομολογητές σε διαφορετικά AS μπορούν να τρέχουν διαφορετικά intra- AS routing protocol Ειδικοί δρομολογητές σε ένα AS Τρέχουν intra-AS routing protocol με άλλους δρομολογητές μέσα στο AS επίσης υπεύθυνοι για τη δρομολόγηση σε προορισμούς εκτός του AS Τρέχουν inter-AS routing protocol με άλλους gateway routers Συνοριακοί Δρομολογητές

24 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Intra-AS και Inter-AS routing Συνοριακοί: Εκτελούν μεταξύ τους inter-AS routing Εκτελούν intra- AS routing με άλλους δρομολογητές μέσα στο AS inter-AS, intra-AS routing in gateway A.c network layer link layer physical layer a b b a a C A B d A.a A.c C.b B.a c b c

25 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Intra-AS και Inter-AS routing Host h2 a b b a a C A B d c A.a A.c C.b B.a c b Host h1 Intra-AS routing within AS A Inter-AS routing between A and B Intra-AS routing within AS B Θα εξετάσουμε αργότερα συγκεκριμένα πρωτόκολλα δρομολόγησης τόσο για μέσα σε ένα ΑS όσο και μεταξύ AS

26 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Εσωτερική Δρομολόγηση Γνωστά και ως: Interior Gateway Protocols (IGP) Τα πιο γνωστά πρωτόκολλα εσωτερικής δρομολόγησης: RIP – Routing Information Protocol OSPF – Open Shortest Path First IGRP – Interior Gateway Routing Protocol (Cisco)

27 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πρωτόκολλο Πληροφορίας Δρομολόγησης (RIP) (1) Από τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα δρομολόγησης Distance Vector Algorithm Distance metric: # of hops (max = 15 hops) Η χρήση του RIP περιορίζεται σε αυτόνομα συστήματα που έχουν λιγότερο από 15 κόμβους Γειτονικοί δρομολογητές ανταλλάσσουν distance vectors και υπολογίζουν τις κοντινότερες διαδρομές από αυτό τον δρομολογητη προς τα υποδίκτυα μέσα στο AS RFC 1058 D C BA u v w x y z destination hops u 1 v 2 w 2 x 3 y 3 z 2

28 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πρωτόκολλο Πληροφορίας Δρομολόγησης (RIP) (2) Μηνύματα ανταλλάσσονται περιοδικά μεταξύ γειτονικών δρομολογητών για ενημέρωση πινάκων δρομολόγησης καθώς και στην περίπτωση που η τοπολογία του δικτύου αλλάξει Όταν ένας δρομολογητής λάβει μια ενημέρωση για μια διαδρομή, ενημερώνει τον πίνακά του Η τιμή metric για το μονοπάτι αυξάνεται κατά 1 Οι δρομολογητές RIP αποθηκεύουν μόνο την καλύτερη διαδρομή προς ένα προορισμό Τη διαδρομή με τη χαμηλότερη τιμή metric

29 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα RIP (1) Τα μηνύματα του RIP μεταδίδονται με χρήση της πόρτας 520 του UDP Μορφή Μηνύματος RIP:

30 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα RIP (2) Κάθε μήνυμα RIP μεταφέρει πληροφορία δρομολόγησης για 1 έως 25 προορισμούς (subnets μέσα στο AS). Για κάθε προορισμό, η πληροφορία έχει μέγεθος 20 bytes όριο 25 προορισμών ώστε συνολικό μέγεθος μηνύματος < 512 bytes Συνήθως περισσότερα από ένα μηνύματα για αποστολή ολόκληρου πίνακα δρομολόγησης Πεδία : Command – Αίτηση παροχής πληροφορίας / απάντηση Version – έκδοση πρωτόκολλου Address Family – η «οικογένεια» στην οποία ανήκει η διεύθυνση προορισμού (για IP έχει την τιμή “2”) 32-bit IP address – διεύθυνση τελικού προορισμού Metric – αριθμός διαδοχικών δρομολογητών (hop count) από τους οποίους έχει περάσει ένα μήνυμα Με είναι τα μηδενικά πεδία

31 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Περιγραφή Λειτουργίας RIP (1) Κατά την εκκίνηση συστήματος που χρησιμοποιεί RIP, το σύστημα αναζητά τις ενεργές διασυνδέσεις με τις οποίες είναι συνδεδεμένο Κατόπιν στέλνει πακέτα RIP ζητώντας τους πλήρεις πίνακες δρομολόγησης των γειτονικών δρομολογητών Για την αίτηση παροχής του πλήρους πίνακα από γειτονικούς δρομολογητές τα πεδία command, address family και metric της επικεφαλίδας του μηνύματος τίθενται στις τιμές 1, 0 και 16 αντίστοιχα Η τιμή 16 στο πεδίο metric σημαίνει ότι δεν υπάρχει μέσα στον πίνακα μονοπάτι προς τον συγκεκριμένο προορισμό Μετά την άφιξη της αίτησης αποστέλλεται μέσω ενός ή διαδοχικών μηνυμάτων ο πλήρης πίνακας του δρομολογητή

32 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Περιγραφή Λειτουργίας RIP (2) Εμποδίζει τους βρόγχους, επιτρέποντας ένα μέγιστο μήκος μονοπατιού μεταξύ της πηγής και του προορισμού Το μέγιστο μονοπάτι είναι 15 Εάν ένας δρομολογητής λάβει ένα μήνυμα update που περιέχει μια νέα ή μια αλλαγμένη είσοδο και εάν αυξάνοντας την τιμή του metric γίνει 16, τότε ο προορισμός θεωρείται unreachable

33 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Περιγραφή Λειτουργίας RIP – Timers (3) Γειτονικοί δρομολογητές ανταλλάσσουν μηνύματα RIP κάθε 30 δευτερόλεπτα υπάρχει και η εξαναγκασμένη ενημέρωση που συμβαίνει όποτε αλλάζει το πεδίο metric για κάποιο μονοπάτι Η πληροφορία για κάθε προορισμό που περιέχεται σε έναν πίνακα έχει περιορισμένη διάρκεια ζωής (180 δευτερόλεπτα) Αν δεν έχει έρθει ενημέρωση για διάστημα πέρα των 180 δευτερόλεπτα, το πεδίο metric παίρνει την τιμή 16. Αν περάσουν επιπλέον 60 δευτερόλεπτα, διαγράφεται η γραμμή από τον πίνακα

34 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Παράδειγμα Λειτουργίας RIP (1) Subnet Προορισμού Επόμενος Δρομολογητής Hop Count ω Α2 ψ Β2 φ Β7 χ --1 …..… ω χψ φ Α Γ Δ Β Πίνακας Δρομολόγησης στον Δρομολογητή Δ....

35 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Παράδειγμα Λειτουργίας RIP (2) Προορ Επομ hops ω – – χ – – φΓ Ενημέρωση από Α στον Δ Δίκτυο Προορισμού Επόμενος Δρομολογητής Hop Count ω Α2 ψ Β2 φ Β A7 5 χ --1 …..… ω χψ φ Α Δ Β.... Πίνακας Δρομολόγησης στον Δρομολογητή Δ Γ

36 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μειονέκτημα Πρωτοκόλλου RIP Βασικό Μειονέκτημα RIP : Μέγιστος αριθμός δρομολογητών μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ένα μήνυμα είναι 15 όχι δυνατή η χρήση του πρωτοκόλλου σε μεγάλα δίκτυα δεν περιέχει πληροφορία διευθυνσιοδότησης υποδικτύων Δεν μπορεί να διακρίνει δρομολογητή από τερματικό

37 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου RIP ver2 – Πολλά προβλήματα παραμένουν RIP Version2 παρέχει περισσότερη πληροφορία (εκμεταλλεύεται πεδία που περιέχουν μηδενικά) πληροφορία για διευθυνσιοδότηση υποδικτύου πεδίο [route Tag] που διευκολύνει την επικοινωνία με πρωτόκολλα εξωτερικής δρομολόγησης Προβλήματα : μεγάλος χρόνος μέχρι να ισορροπήσει μετά αστοχία ή απενεργοποίηση ζεύξης Η χρήση του αριθμού των διαδοχικών δρομολογητών μέσω των οποίων διέρχεται το πακέτο ως κριτήριο δρομολόγησης δεν έχει αποδειχθεί σαν το αποτελεσματικότερο Δεν κάνει εξισορρόπηση φορτίου (load balancing) μεταξύ ισοδύναμων διαδρομών, αφού υπάρχει μόνο 1 εγγραφή

38 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Open Shortest Path First (OSPF) RFC 1247 (1991) : πρώτη έκδοση RFC 2328 (1998) : δεύτερη έκδοση “Open”: δημόσια διαθέσιμο Χρησιμοποιεί αλγόριθμο Κατάστασης Ζεύξης (Link State) Σε κάθε ζεύξη ανατίθεται ένα κόστος που βασίζεται σε διάφορους παράγοντες: Ρυθμό διέλευσης, Αξιοπιστία,... Αλλαγές στην κατάσταση γίνονται αμέσως γνωστές σε όλους τους δρομολογητές του ΑΣ Μηνύματα μεταφέρονται πάνω από IP χωρίς χρήση TCP/UDP To OSPF είναι ένα link-state πρωτόκολλο δρομολόγησης που απαιτεί την αποστολή link-state advertisements (LSAs) σε όλους τους δρομολογητές μέσα στην ίδια ιεραρχικά περιοχή

39 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου OSPF “advanced” features (not in RIP) Ασφάλεια: όλα τα μηνύματα OSPF messages επικυρώνονται (to prevent malicious intrusion) Επιστρέπονται πολλαπλά μονοπάτια πού έχουν το ίδιο κόστος (only one path in RIP) Για κάθε ζεύξη, πολλαπλά cost metrics για διαφορετικά TOS (e.g., satellite link cost set “low” for best effort; high for real time) Ενοποιημένη υποστήριξη για uni- και multicast: Multicast OSPF (MOSPF) χρησιμοποιεί την ίδια βάση δεδομένων για την τοπολογία με το OSPF Ιεραρχικό OSPF σε μεγάλες περιοχές.

40 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ιεραρχικό OSPF Ιεραρχία 2-επιπέδων: local area, backbone. Link-state advertisements μόνο μέσα στην περιοχή Κάθε κόμβος έχει πληροφορία για την τοπολογία της περιοχής; Μόνο ένας ξέρει το μονοπάτι προς τα υποδίκτυα άλλων περιοχών. Δρομολογητές εντός μίας περιοχής: διατηρεί πληροφορία σχετική με την περιοχή στην οποία ανήκει Δρομολογητές Ορίου Περιοχής: διατηρούν τοπολογία σχετική με τις περιοχές που συνδέονται. Συγκεντρώνουν πληροφορία για τις περιοχές που συνδέονται και την μεταδίδουν στο backbone Δρομολογητές Backbone: συνδέονται με το backbone. Περιλαμβάνονται οι (δρομολογητές δρομολογητές που έχουν σημείο προσαρμογής με παραπάνω από μια περιοχές ορίου περιοχής). Δρομολογητές ορίων αυτόνομου συστήματος: επικοινωνούν με δρομολογητές άλλων αυτόνομων συστημάτων

41 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Hierarchical OSPF

42 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου OSPF – Ιεραρχική Δόμηση Δικτύου Δρομολογητές ανταλλάσσουν πληροφορία μόνο με δρομολογητές στην περιοχή τους Μείωση διακινούμενης πληροφορίας: διαίρεση δικτύου σε περιοχές καλύτερη διαχείριση πόρων αποδοτικότερη δρομολόγηση περιοχή: σύνολο δρομολογητών σε ένα αυτόνομο σύστημα κάθε δρομολογητής διατηρεί βάση με κατάσταση ζεύξεων και τοπολογία δικτύου περιοχές έχουν άμεση ή έμμεση πρόσβαση στο δίκτυο κορμού κανονικά όλες περιοχές συνδεδεμένες με δίκτυο κορμού

43 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Βασικά βήματα OSPF (1) Ένας δρομολογητής όταν ενεργοποιείται, στέλνει το μήνυμα “hello” για να ανακαλύψει τους γειτονικούς δρομολογητές Όταν ένας δρομολογητής λαμβάνει ένα μήνυμα "hello" από γείτονα του τότε ένα "relationship" εγκαθίσταται και ανταλλάσσεται πληροφορία. Όταν υπάρχει παραπάνω από ένας δρομολογητής μέσα σε μία περιοχή, τότε διαλέγεται ένας ως ο primary (designated) δρομολογητής (καθώς και κάποιος ως backup designated router). Σε multi-access δίκτυα (networks supporting more than two routers), το μήνυμα HELLO επιλέγει έναν designated δρομολογητής που στέλνει Link State Advertisements για ολόκληρο το δίκτυο Οδηγούν σε μείωση της κίνησης και της πληροφορίας που αποθηκεύεται στις βάσεις Αφού επιλεχτεί το designated router, όλοι οι άλλοι δρομολογητές εγκαθιστούν μια σχέση (relationship) με αυτόν για να ανταλλάξουν database information Η διαδικασία ανταλλαγής database info χρησιμοποιεί τα μηνύματα OSPF request και response. Αφού οι databases ανταλλαχτούν και συγχρονιστούν πλήρως, τότε οι δρομολογητές θεωρούνται ότι είναι σε full state.

44 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Βασικά βήματα OSPF (2) Αφού συγχρονιστούν, οι δρομολογητές τρέχουν τον shortest path algorithm. Κάθε δρομολογητής δημιουργεί ένα δένδρο με πηγή τον εαυτό του προς όλους τους γνωστούς προορισμούς Με αυτόν τον τρόπο, οι δρομολογητές μπορούν να καθορίζουν τον καλύτερο τρόπο προώθησης πακέτων σε οποιονδήποτε προορισμό Εφόσον το δίκτυο είναι “up and running”, οι δρομολογητές στέλνουν περιοδικά μηνύματα "hello" Αυτό γίνεται για να ελέγξουν ότι όλες οι ζεύξεις τους είναι ενεργές καθώς και την κατάσταση των γειτονικών δρομολογητών. Εάν συμβεί link failure or loss of communication μεταξύ γειτονικών δρομολογητών, τότε ο δρομολογητής ή οι δρομολογητές που θα εντοπίσουν την αλλαγή, θα «δημοσιεύσουν» την πληροφορία αυτή στους άλλους δρομολογητές, για να ενημερώσουν τις databases. Αυτό εγγυάται ότι όλοι οι δρομολογητές είναι ενημερωμένοι με την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου με τον πιο γρήγορο τρόπο.

45 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου More details on OSPF (1) Ανταλλάσσεται πληροφορία κατάστασης ζεύξεων μεταξύ γειτονικών δρομολογητών, στη μορφή Ανακοίνωσης Κατάστασης Ζεύξης (Link State Advertisements, LSA) Κάθε δρομολογητής φτιάχνει βάση δεδομένων με: Κάθε σημείο επαφής (interface) (ζεύξη με άλλον δρομολογητή) Το γειτονικό δρομολογητή αυτής Το κόστος αυτής Ο δρομολογητής στέλνει αυτήν την πληροφορία μέσω LSAs στους γειτονικούς δρομολογητές, οι οποίοι την μεταβιβάζουν στους γείτονές τους, μέχρι όλοι οι δρομολογητές του ΑΣ να έχουν ενημερωθεί

46 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου More on OSPF (2) Βάση δεδομένων διαφέρει από πίνακα δρομολόγησης Από πληροφορία κατάστασης που ανταλλάσσεται, κάθε δρομολογητής δημιουργεί δένδρο (με τον εαυτό του ως ρίζα) που περιέχει μονοπάτια και κόστη προς κάθε δρομολογητή του ΑΣ Shortest path first δένδρο Αποτελεί τη βάση για τον πίνακα δρομολόγησης Οι ανακοινώσεις LSA στέλνονται περιοδικά (κάθε 30 δευτερόλεπτα), εκτός αν υπάρχει αλλαγή στην τοπολογία του δικτύου

47 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μηνύματα OSPF Τα πακέτα δρομολόγησης πρέπει να έχουν υψηλότερη προτεραιότητα από την κίνηση IP TOS field set to 0 Όλα τα μηνύματα χρησιμοποιούν μια κοινή επικεφαλίδα των 24-bytes

48 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μηνύματα OSPF (1) HELLO Ανακαλύπτει και διατηρεί επικοινωνία με γειτονικούς δρομολογητές Αποστέλλεται περιοδικά Συγχρονίζει και τα ρολόγια των συστημάτων που συμμετέχουν σε ένα δίκτυο OSPF Database Description Χρησιμοποιείται για την ανταλλαγή πληροφοριών που περιέχονται στις βάσεις δεδομένων των δρομολογητών κατά την αρχικοποίηση Link Status Request Ζητά από γειτονικό δρομολογητή πληροφορία σχετική με ζεύξεις, σε περίπτωση που δεν έχουν ενημερωθεί Link Status Update Ενημερώνει γειτονικούς δρομολογητές για αλλαγή κατάστασης μιας ζεύξης

49 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Επικεφαλίδα OSPF Type Identifies the OSPF packet type Packet length Specifies the packet length, including the OSPF header, in bytes Router ID The Router ID of the packet's source. Area ID A 32 bit number identifying the area that this packet belongs to. All OSPF packets are associated with a single area. Checksum Checks the entire packet contents for any damage suffered in transit Authentication type Identifies the authentication procedure to be used for the packet. Authentication A 64-bit field for use by the authentication scheme

50 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα HELLO

51 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πεδία Hello Network mask The network mask associated with this interface Options The optional capabilities supported by the router HelloInterval The number of seconds between this router's Hello packets. Rtr Pri This router's Router Priority. Used in (Backup) Designated Router election. If set to 0, the router will be ineligible to become (Backup) Designated Router. RouterDeadInterval The number of seconds before declaring a silent router down. Designated Router The identity of the Designated Router for this network, in the view of the sending router Backup Designated Router The identity of the Backup Designated Router for this network, in the view of the sending router Neighbor The Router IDs of each router from whom valid Hello packets have been seen recently on the network. Recently means in the last RouterDeadInterval seconds.

52 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα Database Description

53 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πεδία - Database Description Interface MTU The size in bytes of the largest IP datagram that can be sent out the associated interface, without fragmentation Options The optional capabilities supported by the router I-bit The Init bit. When set to 1, this packet is the first in the sequence of Database Description Packets. M-bit The More bit. When set to 1, it indicates that more Database Description Packets are to follow. MS-bit The Master/Slave bit. When set to 1, it indicates that the router is the master during the Database Exchange process. Otherwise, the router is the slave. DD sequence number Used to sequence the collection of Database Description Packets. The initial value (indicated by the Init bit being set) should be unique. The DD sequence number then increments until the complete database description has been sent.

54 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σύγκριση OSPF-RIP Υπολογισμός κόστους: Κόστος = /ρυθμός διέλευσης σε bits/sec Π.χ. Για μια ζεύξη Ethernet 10EXP(8) / 10EXP(7)=10, ενώ μια γραμμή Ε1: 10EXP(8)/ =49 Παράδειγμα από PC1 για PC2 RIP: μέσω του router 2 OSPF: μέσω των router 1 και router 3 Μέσω router 2 κόστος: = 59 Μέσω router 1, 3 κόστος: = 30

55 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πρωτόκολλα Εξωτερικής Δρομολόγησης - Border Gateway Protocol (BGP) De facto standard για inter-AS routing RFC 1771 Εξαιρετικά πολύπλοκο Το BGP καθιστά ικανό κάθε AS να: Αποκτήσει subnet reachability information από τα γειτονικά ASs Μεταδώσει την reachability information σε όλους τους δρομολογητές μέσα στο AS Καθορίσει καλές διαδρομές βασισμένο στην reachability information και στις πολιτικές του

56 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πρωτόκολλα Εξωτερικής Δρομολόγησης - Border Gateway Protocol (BGP) Επιτρέπει την ανταλλαγή πληροφορίας μεταξύ δρομολογητών που βρίσκονται στο ίδιο ή σε διαφορετικά αυτόνομα συστήματα Δρομολόγηση μεταξύ διαφορετικών αυτόνομων συστημάτων Δρομολόγηση εντός ενός αυτόνομου συστήματος Δρομολόγηση Διέλευσης Όταν δρομολογητές ανταλλάσσουν πληροφορία BGP ενώ συνδέονται μέσω ενός άλλου αυτόνομου συστήματος που δεν συμμετέχει στο πρωτόκολλο Ανταλλαγή πληροφορίας σχετικής με την τοπολογία και την ύπαρξη μονοπατιών προς διάφορα δίκτυα Όχι περιοδική ενημέρωση όλου του πίνακα αλλά μόνο ενημέρωση σε περιπτώσεις μεταβολής της τοπολογίας του δικτύου

57 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Border Gateway Protocol (BGP) – RFC1771 Η μόνη περίπτωση ανταλλαγής πληροφορίας ολόκληρου πίνακα είναι κατά την είσοδο κάποιου δρομολογητή στο σύστημα Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις η μόνη πληροφορία που ανταλλάσσεται είναι πληροφορία μεταβολής των μονοπατιών Μείωση του όγκου δεδομένων δρομολόγησης μέσα στο δίκτυο Μεταδίδει μόνο το βέλτιστο μονοπάτι προς κάποιον προορισμό χρησιμοποιώντας: μέτρο αξιολόγησης από ομότιμους δρομολογητές βαθμό επιλογής ζεύξης: αριθμός αυτόνομων συστημάτων μέσω των οποίων διέρχεται διαδρομή σταθερότητα ζεύξης ταχύτητα και καθυστέρηση μετάδοσης

58 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου BGP Οι δρομολογητές πριν από την οποιαδήποτε ανταλλαγή πληροφοριών εγκαθιστούν μεταξύ τους σύνδεση χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο TCP Αύξηση αξιοπιστίας μεταδόσεων External BGP session Internal BGP session

59 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου BGP Το ΒGP επιτρέπει σε κάθε AS να μάθει ποιοι προορισμοί είναι reachable μέσω των γετονικών του Ass Παράδειγμα: Πώς το BGP κατανέμει prefix reachability info Χρησιμοποιώντας eBGP συνόδους μεταξύ των R1 και R2, το AS1 στέλνει στο AS2 την λίστα των prefixes που είναι reachable από το AS1, και το AS2 στέλνει στο AS1 τη λίστα των prefixes που είναι reachable από αυτό Με τον ίδιο τρόπο, ανταλλάσσουν prefix reachability info τα AS2 και AS3 μέσω των R3-R4 Όταν ένας δρομολογητήε λαμβάνει eBGP-learned prefixes, χρησιμοποιεί iBGP συνόδους για να κατανέμει τα prefixes στους δρομολογητές μέσα στο AS Έτσι, όχι μόνο non-eBGP δρομολογητές μέσα στο AS2 μαθαίνουν τα AS1 prefixes, αλλά τα μαθαίνει ο R3 Ο R3 μπορεί επομένως να re-advertize AS1’s prefixes στον AS3 eBGP iBGP

60 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Η επικεφαλίδα του BGP Marker : τιμή πιστοποίησης για αυθεντικότητα και ορθότητα πακέτου, ανίχνευση της απώλειας συγχρονισμού Length : μήκος του πακέτου σε bytes περιλαμβάνοντας την επικεφαλίδα. Η τιμή του Type : καθορίζει έναν από τους τέσσερις διαφορετικούς τύπους πακέτων 1 - OPEN 2 - UPDATE 3 - NOTIFICATION 4 - KEEPALIVE

61 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Βάσεις πληροφορίας δρομολόγησης (RIBs) Κάθε δρομολογητής διατηρεί τρεις βάσεις δεδομένων στα αποθηκευτικά του μέσα: την Adj-RIB-In, την Loc-RIB και την Adj-RIB-Out Στην Adj-RIB-In περιέχεται πληροφορία που καταφθάνει από άλλους δρομολογητές του συστήματος και προέρχεται από μηνύματα τύπου UPDATE Η πληροφορία αυτή θα ληφθεί υπ’ όψιν από τον αλγόριθμο επιλογής της βέλτιστης διαδρομής για εισαγωγή στον πίνακα δρομολόγησης Στην Loc-RIB αποθηκεύεται πληροφορία που θα χρησιμοποιηθεί μόνο τοπικά από τον ίδιο τον δρομολογητή Στην Adj-RIB-Out βρίσκεται η πληροφορία την οποία έχει επιλέξει ο δρομολογητής για μετάδοση, προκειμένου να ενημερωθούν και άλλοι δρομολογητές του συστήματος για την τοπολογία του συστήματος

62 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα OPEN Το μήνυμα OPEN μετά την επιτυχή εγκατάσταση συνδέσεως ΤCP το πρώτο μήνυμα που μεταδίδεται είναι το μήνυμα OPEΝ: εγκατάσταση σύνδεσης Χρησιμοποιείται για την ανταλλαγή configuration information και να and to διαπραγματευτεί τις παραμέτρους για την peering session Hold time: μέγιστο χρονικό διάστημα μεταξύ μηνυμάτων KEEP ALIVE και/ή μηνυμάτων UPDATE πριν ο peer node θεωρηθεί ότι έχει χαλάσει

63 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα UPDATE (1) Το μήνυμα UPDATE Μετάδοση πληροφορίας δρομολόγησης μεταξύ δρομολογητών Πληροφορία για εισαγωγή μιας καινούργιας διαδρομής ή απόσυρση παλιών Πληροφορία χρησιμοποιείται για κατασκευή γράφου

64 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα UPDATE (2) Path attributes Περιέχει τριπλέτα: τύπος, μήκος, τιμή Διάφοροι τύποι ιδιοτήτων, άλλες υποχρεωτικές και άλλες προαιρετικές Well-known mandatory: πρέπει να υπάρχει σε ένα μήνυμα UPDATE και πρέπει να υλοποιείται από όλους τους BGP speakers για να to εξασφαλιστεί ότι όλοι οι implementations υποστηρίζουν ένα standard set of attributes Well-known discretionary: πρέπει να υπάρχει σε ένα μήνυμα UPDATE και πρέπει να υλοποιείται από όλους τους BGP speakers Optional transitive: μπορεί να υπάρχει σε ένα μήνυμα UPDATE και μπορεί να υλοποιηθεί από κάποιον BGP speaker; μπορεί να προωθηθεί και σε BGP speakers που δεν καταλαβαίνουν το νόημα την ιδιότητας αυτής Optional non-transitive: μπορεί να υπάρχει σε ένα μήνυμα UPDATE και μπορεί να υλοποιηθεί από κάποιον BGP speaker; Αγνοείται και δεν προωθείται σε BGP speakers, εάν δεν είναι κατανοητή από τον local BGP speaker

65 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Path attributes ORIGIN - Well-known Mandatory καθορίζει την προέλευση του μηνύματος AS_PATH - Well-known Mandatory μας πληροφορεί από ποια αυτόνομα συστήματα έχει περάσει το μήνυμα NEXT_HOP - Well-known Mandatory περιέχει την ΙΡ διεύθυνση του επόμενου συνοριακού δρομολογητή MULTI_EXIT_DISC - Optional Non-transitive Χρησιμοποιείται για να ανακοινώσει ένα προτεινόμενο μονοπάτι μέσα σε ένα AS, επηρεάζει την κίνηση που εισέρχεται LOCAL_PREF - Well-known Discretionary Χρησιμοποιείται για να ανακοινώσει ένα προτεινόμενο μονοπάτι από ένα AS προς κάποιο άλλο, επηρεάζει την κίνηση που εξέρχεται Αυτή η ιδιότητα είναι σημαντική μόνο μέσα σε ένα AS. Επιτρέπεται η ανταλλαγή της ιδιοότητας αυτής μόνο μεταξύ ΙBGP peers, και δεν μπορεί να σταλθεί μεταξύ EBGP peers

66 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα KEEP ALIVE Το μήνυμα KEEP ALIVE επιβεβαιώνει ότι η σύνδεση μεταξύ δυο δρομολογητών είναι ενεργή σε περιπτώσεις όπου αυτοί δεν ανταλλάσσουν μηνύματα τύπου UPDATE Χρησιμοποιεί μόνο τη βασική επικεφαλίδα Συχνότητα μετάδοσης 1/3 τιμής hold time, ώστε σε περίπτωση που χαθεί ένα πακέτο να υπάρχει χρόνος επαναμετάδοσης χωρίς να διακοπεί σύνδεση

67 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα NOTIFICATION (1) To μήνυμα NOTIFICATION αποστέλλεται στην περίπτωση ανίχνευσης λάθους από κάποιον δρομολογητή τύποι λαθών: λάθος στο μήκος του μηνύματος μη υποστηριζόμενη έκδοση του πρωτοκόλλου λάθος πιστοποίησης Αμέσως μετά την αποστολή του μηνύματος, ο δρομολογητής που ανίχνευσε το λάθος κλείνει την σύνδεση με τον δρομολογητή από τον οποίο προήλθε το λάθος

68 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα NOTIFICATION (2) Error Codes 1: Message Header Error 2: OPEN Message Error 3: UPDATE Message Error 4: Hold Timer Expired 5: Finite State Machine Error 6: Cease Section

69 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μήνυμα NOTIFICATION (3) Παραδείγματα Subcode Error Message Header Error subcodes: 1 - Connection Not Synchronized. 2 - Bad Message Length. 3 - Bad Message Type. OPEN Message Error subcodes: 1 - Unsupported Version Number. 2 - Bad Peer AS. 3 - Bad BGP Identifier.

70 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργία του BGP (1) Εγκατάσταση σύνδεσης TCP Ο δρομολογητής στέλνει μήνυμα OPEN και προχωράει στην κατάσταση ‘αποστολή OPEN’ περιμένοντας αντίστοιχο μήνυμα από τον άλλο δρομολογητή Αν το μήνυμα που θα ληφθεί είναι σωστό τότε ο δρομολογητής στέλνει μήνυμα KEEP ALIVE ως επιβεβαίωση σωστής λήψης Στην αντίθετη περίπτωση στέλνει μήνυμα NOTIFICATION και η σύνδεση κλείνει Μετά την επιτυχή εγκατάσταση αποστέλλεται ολόκληρος ο πίνακας δρομολόγησης και οι δυο δρομολογητές σε τακτά χρονικά διαστήματα αποστέλλουν μηνύματα KEEP ALIVE με σκοπό τη διατήρηση της σύνδεσης Κατά διαστήματα καταφθάνουν μηνύματα τύπου UPDATE με πληροφορία μεταβολής της κατάστασης ορισμένων μονοπατιών

71 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργία του BGP (2) Πληροφορία εισαγάγετε στη βάση Adj-RIB-In και εκτελείται διαδικασία ενημέρωσης τοπικού πίνακα δρομολόγησης Σε περίπτωση απόσυρσης αφαιρείται από τη βάση Adj-RIB-In Αν φτάσει πληροφορία καινούργιας διαδρομής, ελέγχεται κόστος αυτής Διαδικασία αξιολόγησης διαδρομών Κάθε φορά που λαμβάνεται μήνυμα UPDATE Υπολογίζεται βαθμός προτίμησης κάθε διαδρομής Επιλέγεται καλύτερη διαδρομή Ενημέρωση άλλων δρομολογητών


Κατέβασμα ppt "Πρωτόκολλα Δρομολόγησης Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google