Πρωτόκολλα δρομολόγησης

Εσωτερικά πρωτόκολλα δρομολόγησης Interior Routing Protocols

Distance Vector Routing Κάθε δρομολογητής διατηρεί ένα διάνυσμα προορισμών της μορφής <προορισμός, κόστος> ανάμεσα στον ίδιο και σε κάθε άλλο κόμβο στο δίκτυο. Κάθε δρομολογητής ανταλλάσσει τα διανύσματά του με τους γείτονές του (και μόνο).

Routing Information Protocol (RFC 1058) Δίκτυο 5 Δίκτυο 3 Δίκτυο 2 Δίκτυο 1 R3 R2 Δίκτυο 4 R5 R4 R1 (2,5) (1,5) (2,5) = (distance in hops, to a network) => (distance, vector)

Routing Information Protocol (RFC 1058) link-cost vector distance vector για τον κόμβο x next-hop vector για τον κόμβο x

R.I.P. Έστω: Α: οι γειτονικοί κόμβοι του x Nxy: ένα δίκτυο που συνδέει τον κόμβο x και τον δρομολογητή y. Και R(x,j) = y , τότε ελαχιστοποιούμε την: Ο αλγόριθμος είναι μια κατανεμημένη έκφραση του αλγ. Bellman-Ford

Σταδιακή ανανέωση (incremental update) Αν το εισερχόμενο διάνυσμα απόστασης περιέχει ένα καινούργιο δίκτυο προορισμού, η πληροφορία εισάγεται στους πίνακες δρομολόγησης. Αν ο κόμβος λάβει μια διαδρομή με μικρότερη καθυστέρηση προς έναν προορισμό αντικαθιστά την υπάρχουσα διαδρομή. Αν ο κόμβος λάβει ένα διάνυσμα με ανανεωμένα στοιχεία από κάποιον γείτονα για τον οποίο υπάρχουν μια ή περισσότερες καταχωρήσεις στους πίνακες δρομολόγησης τότε ανανεώνει όλες αυτές τις καταχωρήσεις με βάση τη νέα πληροφορία. Ενημέρωση κάθε 30sec. Μετά από 180sec ακυρώνει σύνδεση Τα πακέτα του RIP μεταδίδονται πάνω από UDP (port 520)

Counting-to-infinity Δ Γ Β Α Δίκτυο 4 Δίκτυο 5 Δίκτυο 3 Δίκτυο 2 Δίκτυο 1 Split Horizon Split Horizon with Poisoned Reverse

Το πακέτο του RIP-I Command: 1=request, 2=reply Version: 1=RIP, 2=RIP-2 Address Family Identifier: 2=IP ad

R.I.P. II Command Version Routing Domain Address Family Route Tag IP Address Subnet Mask Next Hop IP Address Metric x 25 (max) Address Family = 2 (για να δείξει IP διευθύνσεις) Routing Domain = Process ID Router Tag = A.S. No => μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως exterior protocol Next Hop : αν είναι ο ίδιος ο αποστολέας είναι 0, αλλιώς προσδιορίζει διαφορετική IP

Authentication Information R.I.P. II authentication Command Version Routing Domain 0xffff Authentication Type Authentication Information -»- x 25 (max) Authentication Type = 2: plain-text 3: MD5 procedure

Περιορισμοί του RIP Χρήση μόνο σε μικρά δίκτυα (15 hops) Απλή μονάδα μέτρησης Δέχεται ενημέρωση από οποιαδήποτε συσκευή (ακόμη κι από προβληματική)

Link State Routing Κάθε δρομολογητής διανέμει το κόστος σύνδεσης ανάμεσα σε αυτόν και τους γείτονές του προς κάθε άλλο δρομολογητή στο δίκτυο. Κάθε δρομολογητής χρησιμοποιεί αυτή την πληροφορία για να υπολογίσει, ανεξάρτητα, την ελάχιστη απόσταση προς διάφορους προορισμούς. Η διαδικασία διανομής του κόστους πραγματοποιείται μέσω ενός ξεχωριστού πρωτοκόλλου, π.χ. flooding. Τα πακέτα που περιέχουν τα κόστη ονομάζονται link state packets

LSP distribution issues Unambiguous sequencing mechanism Wrap around problem Initial sequence number selection Aging Lollipop Sequence Space

Link-State Routing ΟΧΙ ΝΑΙ Αρχικοποίηση δρομολογητή Εκτίμηση κόστους των ζεύξεων στις διεπαφές Αποστολή του κόστους σε όλους Έλεγχος κόστους Υπάρχει αλλαγή ΝΑΙ ΟΧΙ

Link-State Routing Λήψη κόστους από όλους Συνολική εικόνα της τοπολογίας Χρήση οποιουδήποτε αλγόριθμου (συνήθως Dijkstra) Υπολογισμός ελάχιστου μονοπατιού Κατασκευή πίνακα δρομολόγησης

Flooding α) πρώτο άλμα β) δεύτερο άλμα γ) τρίτο άλμα

Flooding α) πρώτο άλμα β) δεύτερο άλμα γ) τρίτο άλμα

Flooding α) πρώτο άλμα β) δεύτερο άλμα γ) τρίτο άλμα

Flooding Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Δοκιμάζονται όλες οι πιθανές διαδρομές, όποια και είναι η κατάσταση του δικτύου (robustness) Γρήγορη ενημέρωση όλων Επειδή σίγουρα δοκιμάζεται και η πιο σύντομη διαδρομή Όλοι λαμβάνουν την πληροφορία => όλοι δημιουργούν πίνακες δρομολόγησης Μειονεκτήματα Αυξημένος φόρτος στο δίκτυο Ευθέως ανάλογος της διασυνδεσιμότητας του δικτύου

Open Shortest Path First O.S.P.F (RFC 1583) Κάθε δρομολογητής στέλνει ενημέρωση για τις ζεύξεις του Ο παραλήπτης στέλνει επιβεβαίωση Καθένας διατηρεί μια βάση με τη γνωστή τοπολογία του δικτύου που εκφράζεται σαν κατευθυνόμενος γράφος Δρομολογητές και δίκτυα = κόμβοι Ζεύξεις = ακμές

O.S.P.F Χρησιμοποιεί πιο ευέλικτα κόστη Ίδια με το TOS του IPv4 Οικονομικό κόστος Ασφάλεια Καθυστέρηση Ταχύτητα διαμεταγωγής Ίδια με το TOS του IPv4 Κάθε δρομολογητής διατηρεί 5 πίνακες δρομολόγησης και υπολογίζει 5 spanning trees

O.S.P.F TOS 0 (Normal) : hops χρησιμοποιείται αν μπορεί η χρήση του δικτύου να συνδεθεί με πραγματικό οικονομικό κόστος. TOS 4 (Μεγιστοποίηση αξιοπιστίας) Μπορεί να είναι βάση κάποιας αρχικής ρύθμισης ή να προκύπτει από το ιστορικό διακοπών στο δίκτυο ή από μετρήσεις απώλειας πακέτων. TOS 8 (Μεγιστοποίηση διαμεταγωγής – throughput) Ρυθμίζεται με βάση το εύρος ζώνης της κάθε ζεύξης. Μονάδα μέτρησης είναι η διάρκεια ενός bit σε μονάδες των 10 nsec. Έτσι για το 10BaseT Ethernet θα έχει την τιμή 10, ενώ για μια ζεύξη ταχύτητας 56Kbps θα είναι 1785. TOS 16 (Ελαχιστοποίηση καθυστέρησης) Αυτό είναι μέτρο του χρόνου μετάβασης (transit) ή της καθυστέρησης από έναν κόμβο. Ο χρόνος αυτός είναι ο χρόνος μετάδοσης συν το χρόνο αναμονής σε ουρά σε κάθε δρομολογητή. Μετριέται δυναμικά από κάθε δρομολογητή για κάθε διεπαφή του με τις ζεύξεις στις οποίες είναι συνδεδεμένος.

Το πακέτο του OSPF Command Version Packet Length Checksum Authentication Type Router ID Area ID Authentication Data 24 octets 8 16 31

Ένα δίκτυο

Ο αντίστοιχος γράφος

Το spanning tree για τον R6

Σύγκριση των τεχνικών δρομολόγησης Distance-Vector Routing Link-State Routing Κάθε δρομολογητής στέλνει πληροφορίες δρομολόγησης στους γείτονές του Κάθε δρομολογητής στέλνει πληροφορίες δρομολόγησης σε κάθε άλλο δρομολογητή του δικτύου. Η πληροφορία που στέλνει είναι μια εκτίμηση του κόστους των μονοπατιών για κάθε δίκτυο Η πληροφορία που στέλνει είναι ακριβής υπολογισμός του «κόστους» της σύνδεσής του με τα γειτονικά δίκτυα Η πληροφορία αποστέλλεται σε κανονική περιοδική βάση Η πληροφορία στέλνεται όταν υπάρχουν αλλαγές Ο δρομολογητής καθορίζει την πληροφορία για το επόμενο άλμα (next-hop) χρησιμοποιώντας τον κατανεμημένο αλγόριθμο Bellman-Ford με βάση την εκτίμηση που έχει λάβει για το κόστος των μονοπατιών. Ο δρομολογητής πρώτα κατασκευάζει μια περιγραφή της τοπολογίας του διαδικτύου του και μετά μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιονδήποτε αλγόριθμο για να καθορίσει τις πληροφορίες του επόμενου άλματος.

Τα distance-vector ακατάλληλα για εξωτερικά πρωτόκολλα! Κάθε δρομολογητής υπολογίζει το κόστος από τις διαφημίσεις των γειτόνων του, επομένως: Δεν έχει εικόνα της πλήρους διαδρομής Υποθέτει ότι όλοι χρησιμοποιούν την ίδια μονάδα μέτρησης Δεν ενημερώνεται για περιορισμούς που ισχύουν στα ενδιάμεσα Α.Σ. Η διαδρομή μπορεί να μην είναι δυνατή

Τα distance-vector ακατάλληλα για εξωτερικά πρωτόκολλα Κάθε δρομολογητής διαφημίζει τα κόστη των συνδέσεών του και δημιουργεί μια συνολική εικόνα της τοπολογίας: Υποθέτει ότι όλοι χρησιμοποιούν την ίδια μονάδα μέτρησης Όταν το πλημμύρισμα συμβαίνει σε μεγάλη κλίμακα, σε πολλά Α.Σ., δεν είναι διαχειρίσιμο.

Path-Vector protocols Εναλλακτική λύση για μέτρηση απόστασης Πληροφορία σχετικά με το ποια δίκτυα μπορούν να προσεγγισθούν μέσω κάποιου δρομολογητή Ποια είναι τα Α.Σ. που πρέπει να διασχίσουμε για να φτάσουμε ως εκεί.

Path-Vector protocols To path-vector δεν περιέχει απόσταση ή κόστος Κάθε πακέτο περιλαμβάνει όλα τα Α.Σ. που πρέπει να διασχίσουμε μέχρι τον προορισμό Έτσι ο δρομολογητής μπορεί: Να ακολουθήσει κάποια πολιτική (π.χ. ασφάλεια) Να διασχίσει τα λιγότερα Α.Σ. Να αποφύγει περιοχές με κακή ποιότητα (π.χ. συμφόρηση)

Border Gateway Protocol BGP-4, RFC 1771 Επιτρέπει συνεργασία δρομολογητών από διαφορετικά Α.Σ. Η πληροφορία ανταλλάσσεται πάνω από TCP Χρησιμοποιούνται 4 μηνύματα και 3 διαδικασίες Δεν περιγράφεται πως βρίσκει ο ένας τον άλλο (αυτό είναι θέμα του διαχειριστή του κάθε δικτύου)

B.G.P. – Εύρεση γείτονα Neighbor acquisition Μέσω τυπικής διαδικασίας των διαχειριστών Μετά τη συνεννόηση: Διαδικασία κλήσης (request) μέσω μηνυμάτων OPEN Διαδικασία αποδοχής (accept ή refuse) μέσω μηνυμάτων KEEPALIVE

Διαδικασίες BGP Neighbor reachability Network reachability Περιοδική ανταλλαγή KEEPALIVE Για τη διατήρηση της σχέσης Network reachability Διατηρείται βάση με τα προσβάσιμα δίκτυα Μαζί με την επιθυμητή διαδρομή για το καθένα If «υπάρχει αλλαγή» then «UPDATE message»

BGP messages (OPEN) Ποιος είναι Σε ποιο ΑΣ ανήκει Marker Length Version Type My A.S. Hold Time BGP Identifier Opt. parameter length Optional Parameters 16 2 1 4 variable Ποιος είναι Σε ποιο ΑΣ ανήκει Marker: Δεσμευμένο για authentication Length: το μήκος του μηνύματος σε οκτάδες Type: ο τύπος του μηνύματος (OPEN, …) Hold Time: ο χρόνος μεταξύ διαδοχικών KEEPALIVE ή UPDATE

BGP messages (KEEPALIVE) Marker Length Type 16 2 1 Αποστέλλεται όσο οι δύο δρομολογητές επιθυμούν να διατηρήσουν τη σχέση τους

BGP messages (NOTIFICATION) Marker Length Error Code Type Data 16 2 1 variable Error Subcode Αποστέλλεται για να αναφερθούν μια σειρά σφαλμάτων που μπορεί να παρουσιαστούν

Reachability Information BGP messages (UPDATE) Marker Length Type Unfeasible Routes Total Path Attributes Length Withdrawn Routes Path Attributes 16 2 1 variable Network Layer Reachability Information Μεταφέρει διάφορες πληροφορίες, όπως: Ποια ΑΣ διασχίζεις μέχρι τον προορισμό Ποια διαδρομή προτιμά ο δρομολογητής Σε ποια δίκτυα μπορείς να πας Πιθανή αναίρεση διαδρομής

Επικοινωνία δύο Α.Σ. AS, Next-hop, NLRI Αυτόνομο Σύστημα 1 Αυτόνομο Σύστημα 2 AS, Next-hop, NLRI NLRI: Network Layer Reachability Information

Επικοινωνία Α.Σ. AS 3 {AS1, AS2}, R5’s IP addr, AS1’s subnets R9 AS 1

I.D.R.P (ISO 10747) InterDomain Routing Protocol For use with IPv6