ΔΙΑΔΙΚΤΥΩΣΗ (Internetworking)

Διαδικτύωση Διαδικτύωση (internetworking) είναι η διασύνδεση υπολογιστικών συστημάτων μέσω τηλεπικοινωνιακών δικτύων, με σκοπό τον διαμοιρασμό των πόρων και των υπηρεσιών τους.

Γιατί διαδικτύωση; Packet containment Ευκολία στη διαχείριση (μικρότερα δίκτυα) Απομόνωση (δυσλειτουργιών - ασφάλεια) Περιορισμός δικτύων εκπομπής (broadcast) Οικονομία σε πόρους Routing discovery (best path)

Στοιχεία διαδικτύωσης IWU - Internetworking Unit Bridge (Link layer) Router (Network layer) Gateway υποδίκτυα (subnetworks ή subnets)

Internet NAP: Network Access Point MAE: Metropolitan Access Point CIX: Commercial Internet Exchange FIX: Federal Internet Exchange NSF: National Science Foundation “core routers” routers-at-the-edge ISP ISP NAP users users ISP ISP ISP ISP

Forwarding  Routing Forwarding: η χρήση πινάκων δρομολόγησης ώστε να ληφθεί η κατάλληλη απόφαση προώθησης Routing: η διαφήμιση των διαδρομών ώστε να αποκτηθεί η γνώση για την κατασκευή πινάκων δρομολόγησης που θα χρησιμοποιήσει το πρωτόκολλο προώθησης Routing Table ------- ------- ------ ------- Routing protocol χειροκίνητα ARP

Routing Domain Boundaries for the dissemination of routing information an administrative entity Small domains = few nets Large domains = many nets Boundaries for the dissemination of routing information Account – billing Security administration

Hierarchical routing domains Large growth of networks responsible for large routing tables. More time spent in finding the right route Leading to larger queuing delay. Routers are divided into ‘regions’. Every router knows how to route in it’s own region but not others’ Packet that are not local can be pushed to the right router.

Multiple routing protocols Continuous improvement Newer protocols Legacy protocols Vendors  standard groups Different types of networks Different routing considerations best route secure route cheaper route

Στόχοι κατά το σχεδιασμό αλγορίθμων δρομολόγησης Ακρίβεια (accuracy) - στη διαδρομή Απλότητα (simplicity) - κατανάλωση πόρων Αντοχή (robustness) - συμφόρηση Σύγκλιση (convergence) - στην αλλαγή των πινάκων Ευελιξία (flexibility) - (default, alternate routes, hierarchical domains)

Περιορισμοί στο σχεδιασμό πρωτοκόλλων δρομολόγησης Minimize routing table space Minimize control messages Robustness Optimal Paths Quantity of Service Quality of Service

Περιορισμοί στο σχεδιασμό πρωτοκόλλων δρομολόγησης Static vs Dynamic Routing Distributed vs Centralised Source vs hop by hop Stochastic vs Deterministic Single vs multiple path State dependent vs stateless

QOS VS QOS delay offered load throughput Flow Control Routing accepted rejected load

Δρομολόγηση στο τηλεφωνικό δίκτυο Σε τι διαφέρει ένας δρομολογητής από ένα τηλεφωνικό κέντρο?? Ποιο αξιόπιστη μεταγωγή και γραμμές Single organisational control Predictable load vs time statistics Trivial admission and control policy

Πρωτόκολλα Δρομολόγησης GGP: Gateway-to-Gateway Protocol (ARPAnet) Overhead Περιορισμοί στη λειτουργία EGP: External Gateway Protocol RIP: Routing Information Protocol (Xerox) Χρησιμοποιείται ευρέως Κυρίως σε τοπικά δίκτυα εκπομπής OSPF: Open Shortest Path First Ξεπερνά τα προβλήματα το RIP

Routing Protocols IS-IS: Intermediate System to Intermediate System (Digital – OSI) BGP: Border Gateway Protocol Ξεπερνά τους περιορισμούς του EGP Χρησιμοποιείται στη διασύνδεση μεταξύ ISPs IDRP: InterDomain Routing Protocol (OSI-based) PNNI: Private Network to Network Interface Κυρίως σε δίκτυα ΑΤΜ Advertising – topology analysis – connection management IGRP: Intergateway Routing Protocol/ EIGRP (Cisco) Παρόμοιο με το RIP

Ένα δίκτυο με τα κόστη των συνδέσεων 5 8 7 3 6 9 10 1 2 4 Δίκτυο 4 Δίκτυο 3 Δίκτυο 2 Δίκτυο 1 E Β D C Δίκτυο 5 Α G F H

Οι πίνακες δρομολόγησης των συσκευών του προηγούμενου σχήματος

Αρχές Δρομολόγησης κριτήριο ελάχιστου κόστους (least-cost criterion) ο αριθμός των αλμάτων (hops), η χωρητικότητα των ζεύξεων, ο τηλεπικοινωνιακός φόρτος των ζεύξεων το οικονομικό κόστος χρήσης κάθε ζεύξης

Τεχνικές δρομολόγησης Fixed routing Στατικός προγραμματισμός από τον διαχειριστή Adaptive routing Προσαρμογή στις αλλαγές της δομής του δικτύου που προέρχονται από: αστοχία (failure) μιας δικτυακής συσκευής συμφόρηση (congestion) μιας ζεύξης

Παθολογία προσαρμοζόμενης δρομολόγησης Σύνθετη απόφαση δρομολόγησης. Επιβαρύνεται η επεξεργαστική ισχύς και ικανότητα του δρομολογητή. Οι πληροφορίες για την κατάσταση ενός δικτύου αλλού συλλέγονται κι αλλού χρησιμοποιούνται. Όσο περισσότερη πληροφορία κι όσο πιο συχνά ανταλλάσσεται τόσο καλύτερες είναι οι αποφάσεις δρομολόγησης. η διακίνηση της πληροφορίας που γίνεται μέσα στο δίκτυο και μπορεί να προκαλεί μεγάλη επιβάρυνση. Μια τακτική προσαρμογών μπορεί να είναι πολύ γρήγορη, δημιουργώντας καταστάσεις ταλαντώσεων στο δίκτυο, ή πολύ αργή ώστε όταν λαμβάνεται να είναι άσχετη με την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου και πιθανόν πλέον ακατάλληλη. Μια τέτοια τακτική μπορεί να προκαλέσει παθολογικές καταστάσεις στο δίκτυο όπως το fluttering και το looping.

Fluttering Η έννοια του fluttering αναφέρεται σε ραγδαίες διακυμάνσεις στη δρομολόγηση. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να προκληθεί ακόμη και από δρομολογητές που επιχειρούν να εφαρμόσουν διαμοιρασμό (splitting) ή εξισορρόπηση (balancing) φορτίου. Όταν μετά την διαδικασία επιλογής του επόμενου άλματος (Next-Hop), παραμένουν περισσότερες από μια διαδρομές ως πιθανή επιλογή για τον δρομολογητή, αυτός μπορεί να επιλέξει να μοιράσει το φορτίο μεταξύ δύο ή περισσοτέρων (RFC 1812). Η ενέργεια αυτή μπορεί να οδηγήσει σε περίεργες συμπεριφορές, όπως κάποια πακέτα να διανύουν πολύ μεγαλύτερες διαδρομές εντός του δικτύου. RFC 1812, Requirements for IP Version 4 Routers, June 1995.

Looping το looping είναι πιο σοβαρό φαινόμενο: Όπως υποδεικνύει και το όνομά του πρόκειται για εκείνη την κατάσταση κατά την οποία κάποια ή όλα τα πακέτα επιστρέφουν στον δρομολογητή που τα εξέπεμψε. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται κυρίως σε αλλαγές στη διασυνδεσιμότητα του δικτύου που δεν φτάνουν εγκαίρως σε όλους τους κόμβους του.

Πλεονεκτήματα προσαρμοζόμενης δρομολόγησης Βελτιώνει την απόδοση του δικτύου, όπως την αντιλαμβάνεται ο τελικός χρήστης. Βοηθά στον έλεγχο της συμφόρησης (congestion control).

Στρατηγικές προσαρμοζόμενης δρομολόγησης με βάση την πηγή από την οποία προέρχονται οι πληροφορίες για την κατάσταση του δικτύου. Χρήση της ουράς αναμονής Q, σε κάθε interface για κάθε datagram που εισέρχεται στον δρομολογητή μας και κατευθύνεται προς το δίκτυο i, ο δρομολογητής θα επιλέγει τη ζεύξη για την οποία ελαχιστοποιείται το άθροισμα min[Q+Bi]. Q: το μέγεθος της ουράς αναμονής Βi: πόλωση προς κάθε δίκτυο προορισμού i.

Στρατηγικές προσαρμοζόμενης δρομολόγησης Tεχνικές που λαμβάνουν υπόψη τους και τις πληροφορίες του έξω κόσμου Οι τεχνικές που χρησιμοποιούν πληροφορίες μόνο από γειτονικούς κόμβους λέγονται αλγόριθμοι distance-vector. Aυτές που χρησιμοποιούν πληροφορίες από όλους τους δρομολογητές λέγονται link-state αλγόριθμοι.

Hierarchical Routing Η μεγάλη ανάπτυξη δικτύων υπεύθυνη για μεγάλους πίνακες δρομολόγησης Πολύς χρόνος για την εύρεση της συντομότερης διαδρομής Οδηγά σε μεγάλες καθυστερήσεις στις ουρές αναμονής. Οι δρομολογητές χωρίζονται σε «περιοχές» Κάθε δρομολογητής ξέρει πώς να δρομολογήσει μέσα στην περιοχή του αλλά όχι σε άλλες. Τα πακέτα που δεν έχουν τοπικό χαρακτήρα προωθούνται προς τον κατάλληλο δρομολογητή.

Αυτόνομα Συστήματα (Autonomous Systems) Ομάδα δρομολογητών που ανταλλάσσουν πληροφορίες μέσω ενός κοινού πρωτοκόλλου δρομολόγησης Σύνολο δρομολογητών και δικτύων που τα διαχειρίζεται ένας μόνο οργανισμός. Εκτός από τις περιπτώσεις αστοχίας (failure), ένα ΑΣ είναι συνδεδεμένο (με την θεωρητική έννοια του συνδεδεμένου γράφου)

Αυτόνομα Συστήματα Αυτόνομο Σύστημα 1 Αυτόνομο Σύστημα 2

Αυτόνομα Συστήματα εσωτερικό πρωτόκολλο δρομολόγησης (interior routing protocol - IRP) Δρομολόγηση εντός του ΑΣ π.χ. R.I.P., O.S.P.F. εξωτερικό πρωτόκολλο δρομολόγησης (exterior routing protocol – ERP) Δρομολόγηση μεταξύ διαφορετικών ΑΣ π.χ. B.G.P.