Valutazione mediante simulazione di protocolli di routing

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1 Facoltà di Ingegneria Corso di Studi in Ingegneria Informatica Elaborato finale in Reti Di Calcolatori Valutazione mediante simulazione di protocolli di routing Anno Accademico 2010/2011 Candidato: Giuliano Migliozzi matr. N

2 Alla mia famiglia, per ringraziarli dei valori che mi hanno trasmesso e della possibilità che mi hanno dato. Alla mia piccina, per tutto l amore che mi da, e per aver creduto sempre in me. Agli amici veri, che ti ricordano che oltre i libri c è tanto altro per cui vale la pena vivere. Agli amici conosciuti in questi 3 anni di università, che hanno reso questo percorso più semplice e piacevole.

3 Indice Introduzione 4 Capitolo 1. Algoritmi di instradamento Classificazione degli algoritmi di instradamento 6 Capitolo 2. Il protocollo OSPF Algoritmo di instradamento a stato del collegamento Caratteristiche di OSPF Tipi di router 10 Capitolo 3. L ambiente di simulazione Il simulatore OMNeT Il linguaggio NED e il file ini Il framework INET 17 Capitolo 4. La simulazione Definizione dei file ned Definizione dei file irt Definizione del file ini Analisi del protocollo OSPF Il protocollo HELLO Il protocollo EXCHANGE Il protocollo FLOODING Esame della tabella di routing Caso di Link Fail 33 Conclusioni 35 Appendice A 36 Bibliografia 38 III

4 Introduzione Per simulazione si intende un modello della realtà che consente di valutare e prevedere lo svolgersi dinamico di una serie di eventi o processi susseguenti all'imposizione di certe condizioni da parte dell'analista o dell'utente. Le simulazioni sono uno strumento sperimentale di analisi molto potente, utilizzato in molti ambiti scientifici e tecnologici, che si avvale delle grandi possibilità di calcolo offerte dall'informatica; la simulazione, infatti, altro non è che la trasposizione in termini logico-matematica-procedurali di un "modello concettuale" della realtà. La simulazione permette alle aziende di soddisfare le esigenze di riduzione dei costi e di tempi di commercializzazione più rapidi, senza compromettere la qualità dei prodotti. E naturalmente questi requisiti sono fondamentali specialmente in ambito informatico dove è necessario garantire tecnologie sempre più avanzate, testandole nel minor tempo possibile. Nel seguito viene presentata una semplice trattazione relativa al protocollo OSPF, fondamentale nel definire un algoritmo di instradamento all interno di un Sistema Autonomo, effettuando una simulazione in ambiente OMNeT++/INET. Come tutti gli ambienti di simulazione di ambienti distribuiti anche OmneT++ soffre di una certa difficoltà di utilizzo da parte dell utente non specializzato: proprio per questo il presente elaborato si prefigge lo scopo di presentare una didattica chiara e semplice per la creazione di un semplice esperimento di routing, partendo dalla creazione base della topologia per arrivare ad una serie di test di base. 4

5 Capitolo 1 Algoritmi di instradamento Un algoritmo di instradamento è un particolare algoritmo che permette di trovare un buon percorso tra il router origine (o di primo hop), che è il router a cui è direttamente connesso l host mittente, e il router di destinazione, a cui è connesso l host destinazione. Per analizzare i problemi di instradamento si ricorre alla teoria dei grafi. Un grafo è un insieme G=(N,E), dove N è un insieme di nodi ed L un insieme di lati (o archi). I nodi rappresentano i router mentre gli archi che connettono tali nodi rappresentano i collegamenti fisici tra i router. Ad ogni arco associamo un valore che ne indica il costo e che può corrispondere alla lunghezza fisica del collegamento corrispondente, la velocità o il prezzo richiesto. Indichiamo con c(x,y) il costo dell arco che collega x a y ; se la coppia (x,y) non appartiene a E fissiamo c(x,y)=. Inoltre un nodo y viene detto adiacente (vicino) a un nodo x se (x,y) è un lato di E. Dato che ai lati del grafo sono assegnati dei costi, l obiettivo di un algoritmo di instradamento è l individuazione dei percorsi meno costosi. Più precisamente, indicando con cammino la sequenza di nodi (x 1, x 2,, x p ) tali che ciascuna delle coppie (x 1,x 2 ), (x 2, x 3 ),, (x p-1,x p ) sia un lato di E, e sapendo che il costo di un cammino è semplicemente la somma di tutti i costi degli archi lungo il cammino, allora un algoritmo di instradamento punta a determinare un cammino a costo minimo. 5

6 1.1 Classificazione degli algoritmi di instradamento Una prima classificazione che viene effettuata è in base alla conoscenza della rete: - Algoritmi d instradamento globale: calcolano il cammino a costo minimo avendo una conoscenza globale e completa della rete. Sono anche detti a stato di collegamento ( Link State) dato che l algoritmo deve essere conscio del costo di ciascun collegamento della rete. - Algoritmi d instradamento decentralizzati: calcolano il cammino a costo minimo in maniera distribuita e iterativa. Inizialmente i nodi conoscono soltanto il costo dei collegamenti ad esso incidenti. Poi attraverso un processo iterativo e lo scambio di informazioni con i nodi adiacenti, un nodo gradualmente calcola il percorso a costo minimo verso una destinazione o un insieme di destinazioni. Questi algoritmi sono detti anche a vettore distanza ( Distance Vector), poiché ogni nodo elabora un vettore di stima dei costi (distanze) verso tutti gli altri nodi nella rete. Una seconda classificazione è la seguente: - Algoritmi d instradamento statici, in cui i cammini cambiano molto raramente, in genere come risultato di un intervento umano ( ad esempio la modifica manuale di una tabella di inoltro del router). - Algoritmi d instradamento dinamici, che determinano gli instradamenti al variare del volume del traffico o della topologia della rete. Infine sono classificati a seconda che risultano essere più o meno sensibili al carico (loadsensitive o load-insensitive). 6

7 Capitolo 2 Il protocollo OSPF OSPF (Open Shortest Path First) è un protocollo usato per l'instradamento intra-as. Open indica che le specifiche del protocollo di instradamento sono disponibili al pubblico ( a differenza di altri protocolli come EIGRP della Cisco). La versione più recente di OSPF, la 2, è definita nella RFC E' un protocollo basato su Link State che usa il flooding delle informazioni sullo stato dei link e un algoritmo di Dijkstra per il percorso di minor costo. Quindi per prima cosa illustriamo il funzionamento di un algoritmo Link State (LS). 2.1 Algoritmo di instradamento a stato del collegamento Come già detto, in questo tipo di algoritmo la topologia di rete e tutti i costi dei collegamenti sono noti. Ciò si ottiene facendo inviare a ciascun nodo pacchetti di stato del collegamento a tutti gli altri nodi della rete, attraverso algoritmi di Link-State Broadcast. In tal modo tutti i nodi dispongono di una stessa vista completa della rete e chiunque lancerà l algoritmo LS otterrà gli stessi risultati. In particolar modo l algoritmo utilizzato prende il nome di algoritmo di Dijkstra. Esso calcola il cammino a costo minimo da un nodo a tutti gli altri nodi nella rete ed è iterativo. 7

8 Definiamo la seguente notazione : D(v) : costo minimo del cammino dall origine alla destinazione v, nell iterazione corrente dell algoritmo. p(v) : immediato predecessore di v lungo il cammino a costo minimo dall origine a v. N : sottoinsieme di nodi che contiene tutti (e solo) i nodi v per cui il cammino a costo minimo dall origine a v è definitivamente noto. L algoritmo consiste in un passo di inizializzazione seguito da un ciclo che viene eseguito una volta per ogni nodo del grafo. Al termine saranno calcolati i percorsi a costo minimo dal nodo origine u verso tutti gli altri nodi. Algoritmo di Dijkstra (pseudocodice) : Inizializzazione : N = {u} per tutti i nodi v se v è adiacente a u allora D(v)=c(u,v) altrimenti D(v) = Ciclo Si determina un w non in N tale che D(w) sia minimo Si aggiunge w a N Aggiorna D(v) per ciascun nodo v adiacente a w e non in N D(v)= min ( D(v), D(w) + c(w,v) ) /* il nuovo costo verso v è il vecchio costo verso v oppure il costo del cammino minimo noto verso w più il costo da w a v */ Ripetere finché N =N 8

9 Se vogliamo calcolare la complessità computazionale di questo algoritmo bisogna considerare che sono necessarie N(N+1)/2 iterazioni per completare l algoritmo e quindi una complessità di ordine quadratico O(n 2 ). Per ridurre la complessità si usa una struttura dati nota come heap in modo tale che l operazione di ricerca del minimo venga determinata in un tempo logaritmico anziché lineare. 2.2 Caratteristiche di OSPF In OSPF ogni router costituisce un grafo orientato dell'as e mette in funzione localmente l'algoritmo di Dijkstra per determinare l'albero dei percorsi più corti verso tutte le reti, considerando se stesso come nodo radice. La tabella di rilancio del router è quindi ricavata da questo albero. I costi dei link sono configurati dall'amministratore della rete. Con OSPF periodicamente un router trasmette informazioni di instradamento a tutti gli altri router del sistema autonomo. Un router invia in broadcast le informazioni sullo stato dei link ogni volta che c'è un cambiamento nello stato di un link, e inoltre invia queste informazioni periodicamente (almeno una ogni 60 minuti) anche se lo stato del link non è cambiato. Gli annunci OSPF sono contenuti in messaggi OSPF trasportati direttamente da IP, con un protocollo di strato superiore pari a 89. Quindi il protocollo stesso OSPF deve implementare funzionalità come il trasferimento affidabile di messaggi e il broadcast dello stato dei link. Inoltre controlla che i link siano in funzione tramite un messaggio di HELLO e permette a un router OSPF di ottenere da un router vicino il database relativo all'intera rete. 9

10 L algoritmo non si differenzia sostanzialmente dal Link State, ma aggiunge ulteriori proprietà: - Sicurezza: tutti gli scambi tra router OSPF sono autenticati. - Percorsi multipli con stesso costo: quando diversi percorsi hanno lo stesso costo, l'ospf permette che siano usati più percorsi, introducendo quindi un bilanciamento del carico. - Supporto integrato per instradamento unicast e multicast, attraverso una estensione rappresentata da MOSPF, che usa il database OSPF esistente per i link e aggiunge un nuovo tipo di avviso sullo stato dei link al meccanismo di trasmissione. -Supporto alle gerarchie in un dominio d instradamento: permette di strutturare gli AS in modo gerarchico. Soffermandoci in particolare su quest ultima proprietà, possiamo dire che un sistema autonomo OSPF può essere configurato in aree che eseguono diversi algoritmi OSPF; ciascun router in un area invia lo stato dei suoi collegamenti agli altri router nell area. In ogni area, uno o più router di confine si fa carico dell instradamento dei pacchetti indirizzati all esterno. Ci sarà poi una particolare area, chiamata backbone area, configurata per rappresentare una dorsale di collegamento il cui compito è quello di instradare il traffico tra le altre aree del sistema autonomo. La dorsale contiene sempre tutti i router di confine dell AS, ma non necessariamente soltanto quelli. 2.3 Tipi di router Come si può vedere anche dall immagine si possono identificare quattro tipi di router : - Router interni, si trovano in aree non dorsali ed effettuano soltanto instradamento interno al sistema autonomo. - Router di confine d area, appartengono sia ad un area generica sia alla dorsale. - Router di dorsale, effettuano l instradamento all interno della dorsale, ma non sono router di confine. - Router di confine, scambiano informazioni con i router di altri sistemi autonomi e possono, ad esempio utilizzare BGP per l instradamento tra AS. 10

11 Il Designated Router (DR) e il Backup Designated Router (BDR) sono eletti tra tutti i router di una rete multiaccesso. Il DR è eletto in base a diversi criteri: 1. vengono scartati tutti i router OSPF con priorità 0, che non potranno quindi mai diventare un DR o BDR; 2. viene segnato l'id del DR e del BDR attuali; 3. tra tutti i router che dichiarano loro stessi come Backup Designated Router viene eletto il nuovo BDR. Tutti i router candidati ad essere DR automaticamente escludono loro stessi dal candidarsi ad essere BDR. Tra i router candidati, quello con priorità più alta verrà eletto BDR; se nessun router dichiara di essere BDR sono esaminati tutti i router che non hanno già dichiarato se stessi come DR; 4. tra tutti i router che dichiarano loro stessi come Designated Router viene eletto il nuovo DR. Se non ci sono candidati ad essere DR, viene automaticamente scelto il BDR appena eletto; 5. deve essere assicurato che nessun router dichiari se stesso sia come DR che come BDR. E importante eleggere il DR e il BDR perché se consideriamo una rete di diversi router e che in un router cambia il database che mantiene le informazioni topologiche della rete, se questo scambia con tutti gli altri router della rete le nuove informazioni ci sarà un grande traffico di pacchetti OSPF. Con la presenza del DR e del BDR, invece, ogni router dialoga solamente con essi, dato che il DR e il BDR provvedono a inoltrare le informazioni a tutti i router. 11

12 Il DR quindi possiede una completa conoscenza della topologia della rete. È per questo che il DR può farsi carico di inviare ai vari router gli eventuali aggiornamenti, evitando così l'overhead causato se ogni router dovesse mandare aggiornamenti a tutti gli altri. L'elezione del DR e del BDR avviene in ogni rete multiaccesso, per cui un router potrebbe essere un DR su una interfaccia ma non su un'altra. 12

13 Capitolo 3 L ambiente di simulazione Dopo aver descritto dal punto di vista teorico il protocollo OSPF, con le sue funzionalità e innovazioni, vediamo più nel dettaglio il simulatore OMNeT e il framework INET. 3.1 Il Simulatore OMNeT OMNeT++ è un framework modulare per lo sviluppo di simulazioni ad eventi discreti. Non è propriamente un simulatore, ma piuttosto una infrastruttura che fornisce i mezzi per scrivere delle simulazioni. Il campo in cui sta subendo lo sviluppo maggiore è sicuramente quello delle reti per la comunicazione. Ad ogni modo, la sua architettura generica e flessibile gli permette di essere usato con successo anche in altri ambiti, tra i quali: - Modellazione di protocolli generici. - Modellazione di sistemi multiprocessore o distribuiti. - Validazione di architetture hardware. - Valutazione delle performance di sistemi software. Più in generale, OMNeT++ può essere usato in qualsiasi contesto dove un approccio ad eventi discreti è applicabile, e le cui entità possono essere mappate in moduli che comunicano attraverso lo scambio di messaggi. 13

14 Le componenti fondamentali del framework sono delle classi riusabili chiamate moduli, scritte in C++ usando le librerie di OMNeT++. I moduli sono strutturati in maniera gerarchica, fino a modellare una struttura il cui numero massimo di livelli non è definito. Quelli al livello più basso vengono chiamati simple modules (moduli semplici), e rappresentano delle entità e/o dei comportamenti. Il modulo di massimo livello invece viene chiamato system module (modello di sistema) e racchiude tutto il sistema nel suo complesso. I moduli semplici vengono assemblati in componenti più grandi e complessi chiamati compound modules (moduli composti) o in modelli (chiamati anche network), attraverso l'uso di un linguaggio di alto livello chiamato NED. Un modello è di per sé un modulo composto. I moduli semplici possono avere parametri che vengono principalmente utilizzati per passare dati di configurazione ai moduli semplici, o per parametrizzarne il comportamento (possono essere stringhe, numeri o valori booleani). All'interno di un modulo composto invece i parametri possono definire il numero di sottomoduli, gate o connessioni interne. I parametri possono essere assegnati nei file NED, nei file di configurazione (con estensione ini) o possono essere chiesti interattivamente all'utente al lancio della simulazione. Solitamente i moduli semplici inviano e ricevono messaggi attraverso dei gate (associabili al concetto di porte), i quali sono in tutto e per tutto le interfacce di input ed output di un modulo. Un gate può essere collegato con una connessione creata all'interno di uno stesso livello gerarchico, oppure può collegare un modulo semplice con uno composto. Le uniche connessioni vietate sono quelle tra diversi livelli gerarchici, perché andrebbero a minare la riusabilità del modello stesso. Data la struttura gerarchica, i messaggi viaggiano attraverso una catena di connessioni, per partire ed arrivare in un modulo semplice attraverso dei gate. 14

15 Una connessione che collega due moduli semplici viene anche definita route (rotta) o link. Le connessioni possiedono tre parametri (tutti opzionali): - Propagation delay: lasso di tempo di cui il pacchetto viene rallentato nel mezzo prima di essere consegnato. - Bit error rate: probabilità che un bit venga trasmesso in maniera non corretta. - Data rate (bit/s): viene usata per calcolare il tempo di trasmissione di un pacchetto. All'interno della simulazione, i messaggi possono rappresentare frame, pacchetti di un network, job o qualsiasi altro tipo di struttura arbitraria. Hanno attributi standard (quali il timestamp) e possono arrivare da un altro modulo oppure dal modulo stesso, nel qual caso vengono definiti self-message (auto-messaggi) il cui invio è gestito con dei timer. Il tempo locale di simulazione" di un modulo è strettamente legato ai messaggi. Questo infatti aumenta all'arrivo nel modulo di uno di essi. Gli header dei pacchetti sono descritti nei Message Definition File (file semplici con estensione msg), scritti in una sintassi simile a C. Questi file sono poi tradotti in classi ed header C++ dal tool OMNeT++ opp_msgc. Le classi generate in questo modo sono sottoclassi di cmessage (libreria OMNeT++). In OMNeT++ quando un protocollo di un livello superiore vuole mandare il pacchetto su un protocollo di livello inferiore, manda l'oggetto attraverso la connessione che li lega al modulo sottostante, che poi si occuperà di incapsularlo ed inoltrarlo. Il processo inverso avviene quando un modulo di un livello inferiore riceve un pacchetto. In questo caso il modulo si occupa di mandarlo al livello superiore dopo averlo decapsulato. A volte è necessario veicolare informazioni aggiuntive insieme al pacchetto. Questo tipo di informazioni viaggiano in un oggetto chiamato control info, che viene collegato al messaggio attraverso la chiamata setcontrolinfo() del pacchetto, e contiene informazioni ausiliarie che sono necessarie al livello a cui è diretto, ma che non sono da inoltrare ad altri moduli. Gli oggetti control info possono ovviamente essere definiti dall'utente, e sono sottoclassi di cobject (libreria OMNeT++). 15

16 3. 2 Il linguaggio NED e il file ini Il termine NED fa riferimento a Network Description (Descrizione della rete), ed è un linguaggio di alto livello usato dall'utente per descrivere la struttura di un modello. Ha una struttura gerarchica e flessibile (a package) simile a Java. Altra particolarità di questo linguaggio è la sua struttura ad albero, del tutto equivalente ad XML. Un file con estensione ned può quindi essere convertito in XML (o viceversa) senza perdita di dati, inclusi i commenti. Il NED permette di creare moduli semplici, e successivamente connetterli ed assemblarli in moduli composti, di ottenere sottoclassi, aggiungere parametri, gate e nuovi sottomoduli e di assegnare parametri esistenti a valori fissi o casuali. Quando vengono modificati file ned non è necessaria una ricompilazione, essendo tutto gestito a run-time. 16

17 Un file con estensione ini contiene la configurazione ed i dati di input per le simulazioni. I dati al suo interno sono raggruppati in sezioni il cui nome, racchiuso tra parentesi quadre (e dopo la parola chiave Config), indica l'identificatore univoco della simulazione. In questi file si fa riferimento ai parametri dei moduli attraverso il loro path completo o al loro nome gerarchico". Quest'ultimo consiste in una lista di nomi di moduli separati dal." (dal modulo di massimo livello al modulo contenente il parametro). I parametri vengono assegnati attraverso l'operatore =", e la loro risoluzione avviene nel seguente modo: 1. Se il parametro è già assegnato nel NED, questo non può essere sovrascritto. 2. Se dopo l'operatore di assegnamento è presente un valore, questo viene assegnato al parametro. 3. Se dopo l'operatore di assegnamento è presente l'identificatore default", viene assegnato il valore di default per il tipo del parametro. 4. Se dopo l'operatore di assegnamento è presente l'identificatore ask", il valore da assegnare viene chiesto in modo interattivo all'utente. 5. Se il parametro non viene assegnato ma ha un valore di default definito,questo viene assegnato. 6. Se non si è in presenza di nessuno dei casi sopra citati, il parametro viene dichiarato non assegnato" e verrà gestito a seconda della politica dell'interfaccia utilizzata Il framework INET Il framework INET è costruito al di sopra OMNeT++, e si basa sullo stesso concetto: moduli che comunicano attraverso l'invio di messaggi. E interamente open-source, e viene usato principalmente per la simulazione di comunicazioni di rete. Contiene modelli per diversi protocolli tra i quali citiamo: UDP, TCP,SCTP, IP, IPv6, Ethernet, PPP, IEEE , MPLS, OSPF. I protocolli sono rappresentati da moduli semplici la cui implementazione è contenuta in una classe che solitamente porta il loro nome. Le interfacce di rete (Ethernet, , ecc), invece sono solitamente dei moduli composti. Questi moduli possono essere liberamente ricombinati per formare station o altri dispositivi a seconda delle necessità. Diversi tipi di 17

18 host, router, switch ed Access Point sono già presenti all'interno del codice di INET nella cartella nodes", ma ovviamente ne possono essere creati di nuovi su misura per il proprio scenario. Non tutti i moduli semplici però implementano protocolli. Ci sono moduli che contengono informazioni (RoutingTable), gestiscono la comunicazione ( Notification Board), l'autoconfigurazione di un network (FlatNetworkConfigurator), il movimento dei nodi (LinearMobility), oppure gestiscono operazioni sui canali radio nelle comunicazioni wireless (ChannelControl). Ci sono moduli che grazie all'importantissimo ruolo ricoperto, sono quasi indispensabili all'interno di host, router ed altri dispositivi di rete. Tra questi segnaliamo: - InterfaceTable: questo modulo tiene memoria della tabella delle interfacce (eth0, wlan0, ecc) negli host. Non manda ne riceve messaggi ed è accessibile dagli altri moduli attraverso una semplice chiamata C++. Le schede di rete si registrano (inseriscono nella tabella) dinamicamente implementandone l'interfaccia. - RoutingTable: questo modulo gestisce le routing table per IPv4 e viene acceduto dai moduli che sono interessati a lavorare con le rotte dei pacchetti (soprattutto IP). Ci sono funzioni per richiedere, aggiungere, cancellare, e trovare le rotte migliori per un dato indirizzo IP. - NotificationBoard: permette ai moduli di comunicare secondo un modello publishsubscribe. Lavorando in questa modalità, quando un modulo genera un evento, questo viene notificato a tutti i moduli che lo hanno sottoscritto. Nessuno scambio di messaggi è richiesto. - ChannelControl: necessario nelle simulazioni wireless, tiene traccia dei nodi e della loro posizione. Le simulazioni in OMNeT++/INET possono essere eseguite in diverse modalità. Mentre l'interfaccia grafica, di default, è comoda per dimostrazioni ed il debugging (Tkenv), la versione da linea di comando è sicuramente quella più adatta per esecuzioni batch (Cmdenv). Durante una simulazione tutti i campi di una classe (se appositamente inizializzati) possono essere controllati, navigati e modificati. Per eseguirne una, bisogna recarsi nella cartella dove è situato il file di configurazione (quello con estensione ini) e lanciare l'eseguibile di INET con il file come parametro. 18

19 Capitolo 4 La simulazione Adesso descriveremo come nella pratica è possibile implementare la rete in cui andremo a simulare il funzionamento del protocollo OSPF. 4.1 Definizione dei file ned Nei file con estensione ned andiamo a definire la struttura della nostra network. In particolar modo definiamo un file Areas.ned che rappresenta la nostra intera rete, che sarà così organizzata: 19

20 In cui distinguiamo 2 aree differenti collegate tra loro. Per definire l intera rete creiamo quindi una classe di tipo network di nome OSPF_AreaTest che sarà così articolata: network OSPF_AreaTest { submodules: channelinstaller: ChannelInstaller { parameters: channelclass = "ThruputMeteringChannel"; channelattrs = } Area1: TwoNetsArea { gates: ethg[1]; } Area2: OneNetArea { gates: ethg[1]; } connections: Area1.ethg[0] <--> { delay = 0.1us; } <--> Area2.ethg[0]; } La nostra rete è dunque composta da tre sottomoduli che modellano rispettivamente il canale utilizzato e le 2 aree e da una connessione tra le 2 aree, modellata in maniera tale da introdurre un ritardo di 0.1 us. Successivamente andiamo a definire i file ned relativi alle 2 aree che saranno rispettivamente Area1.ned e Area2.ned. Per definire l area 1 implementiamo il modulo TwoNetsArea che sarà articolato in 5 sezioni: module TwoNetsArea { gates: inout ethg[]; types: channel C extends DatarateChannel { delay = 0.1us; } submodules: connections: } 20

21 In parameters la è utilizzata per definire proprietà di tipo grafico; in gates definiamo un interfaccia di tipo input/output per il nostro modulo; in types andiamo a definire il canale C che estende il canale DatarateChannel esistente introducendo un ritardo di 0.1 us; in submodules andiamo a definire i singoli componenti della nostra rete (host, router e hub) e in connections andiamo a definire le connessioni tra i singoli componenti. Un esempio di submodules sarà: RT1: OSPFRouter { gates: } ethg[3]; in cui si specifica semplicemente l interfaccia grafica e si etichetta la gate che sarà poi utilizzata per specificare la connessione. Un esempio di connections sarà: RT1.ethg[0] <--> C <--> R3.ethg[2]; In maniera del tutto analoga andiamo a definire l altro modulo OneNetArea in maniera tale da avere la rete così strutturata: Area1.ned 21

22 Area2.ned Per gli host utilizzeremo il modulo StandardHost, per gli hub il modulo EtherHub e per i router il modulo OSPFRouter implementato da Andras Babos e Andras Varga. 4.2 Definizione dei file irt I file di routing hanno estensione irt, e vengono utilizzati per configurare il modulo RoutingTable (presente in tutti i nodi IP) prima del lancio di una simulazione. Questi file possono contenere la configurazione delle interfacce di rete e delle rotte statiche (che verranno aggiunte alla routing table), entrambe opzionali. Le interfacce sono identificate dai nomi originariamente definiti nel file ned. Ogni file irt è suddiviso in due sezioni: - Configurazione delle interfacce, compresa tra le keyword ifconfig" e ifconfigend". - Configurazione dele rotte statiche, compresa tra le keyword route" e routeend". Quindi per ogni nostro componente (host e router) definiremo un file specifico irt. Per quanto riguarda il file irt di un host, ad esempio H1, il file H1.irt sarà così strutturato: 22

23 ifconfig: # ethernet card 0 of host - connected to N1 name: eth0 inet_addr: Mask: MTU: 1500 Metric: 1 BROADCAST MULTICAST ifconfigend. route: default: * H 0 eth0 routeend. Tra le keyword ifconfig e ifconfigend configuriamo l interfaccia specificando il nome, l indirizzo IP ( inet_addr), la netmask, la MTU ( Maximum Transmission Unit), il costo del collegamento ( Metric) e impostando i flag BROADCAST MULTICAST. Tra le keyword route e routeend configuro le rotte statitiche specificando la destinazione (default:), il gateway ( * può essere usato anziché ) e la netmask. Gli altri tre valori invece rappresentano un flag (se pari ad H indica che si è direttamente collegati al router, se pari a G indica che è raggiungibile da un altro router), e il nome dell interfaccia. Per quanto riguarda il file.irt di un router, ad esempio RT1, la struttura è molto simile a quella precedente: ifconfig: # ethernet card 0 of router - connected to R3 name: eth0 inet_addr: Mask: Groups: : MTU: 1500 Metric: 1 POINTTOTPOINT MULTICAST # ethernet card 1 of router - connected to R2 name: eth1 inet_addr: Mask: Groups: : MTU: 1500 Metric: 1 POINTTOTPOINT MULTICAST 23

24 # ethernet card 2 of router - connected to N1 name: eth2 inet_addr: Mask: Groups: : MTU: 1500 Metric: 1 BROADCAST MULTICAST ifconfigend. route: * H 0 eth * H 0 eth * H 0 eth2 routeend. Possiamo associare ad un router più interfacce, impostando anche il parametro Groups per specificare gli indirizzi relativi ai gruppi multicast. Per quanto riguarda il valore della metrica, l RFC 2328 non specifica come il router deve calcolare i costi di una rete ma lascia che sia l amministratore della rete ad occuparsene. Noi decidiamo di assegnare un costo pari ad 1 per i collegamenti che partono da R1, un costo pari a 2 per i collegamenti che partono da R2 e così via. 24

25 4.3 Definizione del file ini Nel file omnetpp.ini andiamo a definire la configurazione e i parametri iniziali della nostra simulazione. In particolar modo andremo ad assegnare ad ogni RoutingFile dei nostri router ed host i file irt precedentemente definiti. (ad esempio: **.RT1.routingFile = "RT1.irt"). Inoltre il modulo che implementa OSPF richiede un file di configurazione dell Autonomous System in linguaggio XML, che sarà poi utilizzato nella procedura LoadConfigFromXML. Infine specifichiamo delle applicazioni UDP di tipo Echo per evidenziare le rotte seguite, così organizzate: 4.4 Analisi del protocollo OSPF A questo punto, dopo aver settato tutti i parametri in maniera corretta, è possibile avviare la simulazione. Dopo una prima fase di inizializzazione, i routers OSPF comunicano tramite il protocollo OSPF, che viene direttamente imbustato in IP (protocol type = 89) ed e', a sua volta, composto da 3 sotto-protocolli: 25