A intervalli regolari ogni router manda la sua tabella a tutti i vicini, e riceve quelle dei vicini.

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1 Algoritmi di routing dinamici (pag.89) UdA2_L5 Nelle moderne reti si usano algoritmi dinamici, che si adattano automaticamente ai cambiamenti della rete. Questi algoritmi non sono eseguiti solo all'avvio della rete, ma rimangono in esecuzione sui router durante il normale funzionamento della rete. I protocolli di routing dinamici si possono classificare in due tipi: Link state Distance vector (o Bellman-Ford) Il Distance-Vector fu il primo algoritmo utilizzato su Internet (quando ancora si chiamava Arpanet). Nel 1979 fu sostituito dal routing basato sullo stato dei collegamenti (Link State routing) Link state routing ( ) E l algoritmo attualmente più utilizzato in Internet. In pratica ogni router verifica l effettivo funzionamento di ogni sua linea e condivide le informazioni della sua tabella di routing con tutti gli altri router. In questo tipo di protocolli, quindi, tutti i router conoscono la situazione generale della rete, cioè hanno una mappa aggiornata di tutta la rete. Per avere ciò, ogni router tiene sotto controllo lo stato dei collegamenti fra se e i suoi vicini immediati (misurando ad esempio il ritardo di ogni linea) e invia tali informazioni a tutti gli altri. Sulla base di tali informazioni ogni router ricostruisce localmente la topologia completa dell'intera rete e calcola il cammino minimo fra se e tutti gli altri. In dettaglio i passi che devono essere seguiti dai router sono: 1. scoprire i vicini e identificarli; 2. misurare il costo (ritardo o altro) delle relative linee; 3. costruire un pacchetto con tali informazioni; 4. mandare il pacchetto a tutti gli altri router; 5. in funzione della ricezione degli analoghi pacchetti che arrivano dagli altri router, costruire la topologia dell'intera rete; 6. calcolare il cammino più breve verso tutti gli altri router. Vediamo come avviene la misurazione del costo della linea: 1. Quando ogni router si avvia, invia un pacchetto HELLO su tutte le linee in uscita. In risposta riceve dai vicini i loro indirizzi (univoci in tutta la rete). 2. Inviando i pacchetti, misurando il tempo di arrivo della risposta (diviso 2) e mediando su vari pacchetti deriva il ritardo della linea. 3. I pacchetti che vengono scambiati sulla rete per permettere la costruzione della mappa si chiamano Link State Packet (LSP) e contengono: identità del mittente; numero di sequenza del pacchetto; età del pacchetto; lista dei vicini con i relativi ritardi. 1

2 La trasmissione del LSP avviene in flooding, cioè su tutte le linee tranne quella da cui è stata ricevuta. Quando un router riceve un LSP ne esamina il numero di sequenza, se ha lo stesso numero di sequenza in funzione dell identità del mittente lo scarta, se ha un numero di sequenza più vecchio trasmette il pacchetto LSP più recente. Se è la prima volta che riceve un LSP da quel nodo, o se è più recente di quello in suo possesso, memorizza il pacchetto LSP e lo ritrasmette in flooding. 4. La costruzione e l'invio di tali pacchetti si verifica tipicamente: a intervalli regolari; quando accade un evento significativo (es.: una linea va giù o torna su). Tutti i pacchetti sono confermati. Inoltre, per evitare che pacchetti vaganti (per qualche errore) girino per sempre, l'età del pacchetto viene decrementata ogni secondo, e quando arriva a zero il pacchetto viene scartato Combinando tutte le informazioni arrivate, ogni router costruisce il grafo (Sink tree) della subnet e crea la propria tabella di routing generalmente utilizzando l algoritmo di Dijkstra. Distance vector routing (pag.89) Gli algoritmi di tipo Link State prevedono che ogni router sia informato dei cambiamenti nella topologia della rete. I protocolli basati su Distance Vector sono più leggeri. Ogni router misura la distanza (secondo una metrica che può includere vari fattori) che lo separa dai nodi adiacenti e riceve i dati dai router vicini. La principale differenza tra Distance vector e Link State è che mentre nel Link State vengono mandate a tutti informazioni sui vicini (pacchetti LSP), con Distance Vector vengono mandate ai vicini le informazioni su tutti (l intera routing table) tramite dei vettori. In dettaglio, ad ogni riga della tabella di instradamento è associato un vettore contenente informazioni riguardanti il cammino con gli altri router. Ogni riga della tabella contiene: il numero di hop, cioè i salti che il pacchetto deve fare per giungere a destinazione (distanza che lo separa dal router in oggetto); il costo, una variabile in funzione del tempo che il pacchetto impiega a compiere il tragitto; Per i suoi vicini immediati il router stima direttamente la distanza dei collegamenti corrispondenti, mandando speciali pacchetti ECHO e misurando quanto tempo ci mette la risposta a tornare. A intervalli regolari ogni router manda la sua tabella a tutti i vicini, e riceve quelle dei vicini. Quando un router riceve le nuove informazioni, calcola una nuova tabella scegliendo, fra tutte, la concatenazione migliore: se stesso -> vicino immediato -> router remoto di destinazione per ogni destinazione. Quindi: Ogni router mantiene una tabella di tutti gli instradamenti a lui noti inizialmente, solo le reti a cui è connesso direttamente Ogni entry della tabella indica: una rete raggiungibile il next hop 2

3 il numero di hop necessari per raggiungere la destinazione Periodicamente, ogni router invia a tutti i vicini (due router sono vicini se sono collegati alla stessa rete fisica) un messaggio di aggiornamento contenente tutte le informazioni della propria tabella I router che ricevono tale messaggio aggiornano la tabella nel seguente modo: eventuale modifica di informazioni relative a cammini già noti eventuale aggiunta di nuovi cammini eventuale eliminazione di cammini non più disponibili L'algoritmo distance vector routing funziona piuttosto bene, ma è molto lento nel reagire quando un collegamento va giù. Ciò è legato al fatto che i router non conoscono la topologia della rete. Infatti, consideriamo questo esempio: A B C D E <- Router *-----*-----*-----*-----* <- Collegamenti (topologia lineare) <- Distanze da A Se ora cade la linea fra A e B, dopo uno scambio succede questo: A B C D E <- Router * *-----*-----*-----* <- Collegamenti <- Distanze da A (dopo uno scambio) Ciò perché B, non ricevendo risposta da A, crede di poterci arrivare via C, che ha distanza due da A (1 da C + 2 distanza di C da A) Col proseguire degli scambi, si ha la seguente evoluzione: A B C D E <- Router * *-----*-----*-----* <- Collegamenti <- Distanze da A (dopo due scambi) <- Distanze da A (dopo tre scambi) <- Distanze da A (dopo quattro scambi) ecc. A lungo andare, tutti i router vedono lentamente aumentare sempre più la distanza per arrivare ad A. Questo è il problema del count-to-infinity. Sono state proposte molte soluzioni al problema count-toinfinity, ma nessuna veramente efficace. 3

4 ESERCIZIO su DISTANCE VECTOR 1. Con riferimento alla figura seguente che contiene 6 router indicati con le lettere da A ad F, supponendo che venga impiegato un algoritmo di tipo Distance Vector, scrivere i vettori generati per i router A, B ed F in una situazione a regime, considerando come parametro solo il costo. Soluzione: 4

5 Spiegazione: Ogni router misura la distanza che lo separa dai nodi adiacenti, invia la propria tabella di routing (completa) ai propri vicini e riceve i dati (ogni riga della tabella è un vettore) dai router vicini, questo viene fatto periodicamente, allo step1, allo step2, ecc, quindi aggiorna la propria tabella secondo quanto abbiamo detto prima. Nel nostro caso, considerando gli step in modo sequenziale e non contemporaneo - allo step1 il nodo A riceve dai propri vicini (B e F) i vettori delle distanze da B e da F e aggiorna la sua tabella - sempre allo step1 il nodo B riceve dai propri vicini (A, F, C e E) i vettori delle distanze, aggiorna la sua tabella e invia la tabella aggiornata ai nodi adiacenti (sempre A,F,C,E) - sempre allo step1 il nodo F riceve dai propri vicini (A, B, E e D) i vettori delle distanze, aggiorna la sua tabella e invia la tabella aggiornata ai nodi adiacenti (sempre A,B,E,D) - allo step2 il nodo A riceve la tabella aggiornata di B e di F, aggiorna la sua tabella, considerando il cammino minimo (infatti per raggiungere il nodo E considera il next hop F e non B, ovvero distanza 2+3 anziché 5+1) - allo step2 il nodo B riceve la tabella aggiornata dai suoi vicini e aggiorna la sua tabella, considerando il cammino minimo: per raggiungere il nodo E cambia e considera il next hop F (costo 3), per raggiungere il nodo D considera il next hop C (costo 5) e non F (costo 7) - allo step2 il nodo F riceve la tabella aggiornata dai suoi vicini e aggiorna la sua tabella, considerando il cammino minimo: per raggiungere il nodo A cambia e considera il next hop B (costo 2), per raggiungere il nodo D cambia e considera il next hop E (costo 3) e per raggiungere il nodo C considera il next hop B (costo 4) - allo step3 il nodo A riceve la tabella aggiornata di B e di F e aggiorna la sua tabella considerando il cammino minimo: per raggiungere il nodo D considera il next hop F ma aggiorna il costo a 6, e per raggiungere il nodo E considera il next hop B e aggiorna il costo a 4 - allo step3 il nodo B riceve la tabella aggiornata dai suoi vicini e aggiorna la sua tabella, considerando il cammino minimo: riceve la tabella sia da C che da F e per raggiungere il nodo D considera il next hop F (costo 4) e non C (costo 5) - allo step3 il nodo F riceve la tabella aggiornata dai suoi vicini e mantiene la sua tabella in quanto ha già considerato il cammino minimo - allo step4 il nodo A riceve la tabella aggiornata di B e di F e aggiorna la sua tabella perché il cammino minimo per raggiungere il nodo D è attraverso il nodo B e non F. 5

6 ESERCIZIO DA SVOLGERE 1. Con riferimento alla figura seguente che contiene 5 router indicati con le lettere da A ad E, simulare l'intero processo di costruzione delle tabelle di routing in una situazione a regime (senza interruzioni di linea), supponendo che venga impiegato un algoritmo di tipo Distance Vector, considerando come parametro solo il costo e che lo step1 inizi dal router A. Nota: Non devono essere rappresentate le tabelle finali dei router, ma devono essere definiti TUTTI i vettori, ovvero deve essere descritto come variano le tabelle di routing per i router quando si passa dallo step1 (step iniziale) agli step successivi. A 2 Tabella di riferimento Nodo Costo Next hop B C D 1 E 3 6