Protocolli di Routing

Transcript

1 Reti di Trasporto Protocolli di Routing Ing. lessio otta Le slides relative a questi argomenti sono quasi integralmente tratte dal corso di Sistemi di ommutazione del prof. Marco Listanti e dalle relative esercitazioni preparate dall ing. Luca Veltri. d entrambi va il mio ringraziamento. [ Protocolli di Routing I protocolli di routing stabiliscono le regole per la comunicazione tra i vari router all interno di una rete. I protocolli di routing distribuiscono dinamicamente le informazioni sulla topologia della rete necessarie per la scelta dei percorsi e le modificano quando avviene qualche cambiamento. Ogni protocollo di routing applica un algoritmo di routing per la scelta del percorso più breve sulla base delle informazioni sulla topologia della rete possedute

2 Mappa dei Protocolli di Routing IP Routing Protocols Interior Gateway Protocol ( intra - utonomous System) Exterior Gateway Protocol ( inter - utonomous Systems) Distance Vector Protocol RIP Link State Protocol OSPF IS-IS GP IGP ed EGP utonomous system (S) Internal Router Internal Router Internal Router IGP EGP S order Router utonomous system utonomous system 4

3 IGP: RIP o OSPF? Rip Ripè un un protocollo di di tipo tipodistance Vector Vector Utilizza l algoritmo di diellmann-ford Ogni Ogni router router informa solamente i i suoi suoi vicini vicini sulla sulla propria propria tabella tabella di di routing routing I cambiamenti sul sul routing routing vengono propagati periodicamente causando un occupazione di di banda banda (circa (circa ogni ogni 0 0 sec.) sec.) Lenta Lentaconvergenza RIP RIP viene viene utilizzato in in reti reti di di piccole piccole dimensioni OSPF OSPF è un un protocollo di di tipo tipo link link state state Utilizza l algoritmo di didijkstra Ogni Ogni router router conosce lo lo stato stato di di tutta tutta la la rete rete I cambiamenti sul sul routing vengono propagati istantaneamente (nel (nel momento in in cui cui avvengono) attraverso la la tecnica tecnica del del flooding Migliore convergenza rispetto al al RIP RIP OSPF OSPF utilizza utilizza una una struttura gerarchica OSPF OSPF si si adatta adatta bene bene a reti reti di di grandi grandi dimensioni 5 Routing Information Protocol (RIP) / RIP appartiene alla categoria dei Distance Vector Routing Protocols pplica l algoritmo di ellman-ford per la determinazione delle tabelle di instradamento E richiesto che ogni nodo scambi informazioni con i nodi vicini» due nodi sono vicini se sono direttamente connessi mediante la stessa rete RIP è utilizzato in reti di piccole dimensioni E molto semplice, tuttavia» la convergenza è lenta» lo stato di equilibrio può essere un sub-ottimo

4 RIP / Notazioni» M : numero di reti a cui il nodo x è direttamente connesso» w(x,i) : costo associato al ramo uscente dal nodo x verso la rete i ( i M)» N : numero di reti» L(x,j) : stima della lunghezza del cammino minimo dal nodo x alla rete j» R(x,j) : next router nel cammino a minima lunghezza dal nodo x alla rete j Ogni nodo mantiene al suo interno tre vettori W x Ø w(x,) ø = Œ M œ Œ œ Œº w(x,m) œß L x Ø L(x,) ø = Œ M œ Œ œ Œº L(x,N) œß R x Ø R(x,) ø = Œ M œ Œ œ Œº R(x,N) œß Vettore dei costi dei rami uscenti dal nodo Vettore delle distanze minime verso le altre reti Vettore next hop verso le altre reti 7 RIP / Periodicamente (circa 0 s) avviene lo scambio dei vettori L x tra i nodi vicini Il nodo x aggiorna i suoi vettori nel seguente modo L(x, j) = y Min R (x, j) = y [ w(x,n ) + L(y, j) ] xy dove» : insieme dei nodi vicini al nodo x» N xy : rete che interconnette i nodi x e y

5 Tabella di Instradamento (Routing Table) Ogni router ha una tabella di instradamento in cui compare una riga (colonna) per ciascuna rete di cui il router sia a conoscenza Ogni riga (colonna) contiene le seguenti informazioni:» indirizzo identificativo della rete» indirizzo del primo router del percorso (next hop)» distanza dalla rete (numero minimo di reti da attraversare se metriche unitarie) 9 Esempio RIP Host X Network 7 Dest. Net R(X,j) L(X,j) Routing Table Host X (iniziale) Network Network Network 4 Messaggi RIP verso Host X (primo refresh dopo variazione) G D H E X 9 fi X 9 fi Network 5 F X 0 fi X 4 fi Dest. Net R(X,j) L(X,j) Routing Table Host X (finale) Host Y 0

6 Open Shorthest Path First (OSPF) E un protocollo di tipo link-state che supera le limitazioni del protocollo RIP onsente una maggiore velocità di convergenza lgoritmo:» inizialmente ogni router determina il costo dei rami uscenti» invia questi dati a tutti i router della rete (tecnica flooding)» continua a monitorare il costo dei propri rami» in caso di variazione del costo di un ramo, il router invia il nuovo valore del costo di quel ramo a tutti i router Ogni nodo conosce quindi lo stato dell intera rete e può usare localmente l algoritmo di Dijkstra Link State Routing (/) I protocolli Link State sono adatti a reti di grandi dimensioni Principi base:» i router hanno la responsabilità di contattare i router vicini e acquisire la loro identità (pacchetti Hello)» i router emettono i link state packets (LSP) che contengono la lista delle reti connesse al router (vicini) ed i loro costi associati» gli LSP sono trasmessi a tutti gli altri router (flooding)» tutti i router hanno lo stesso insieme di dati e quindi possono costruire la stessa mappa della rete (database topologico database topologico)» le mappe di rete sono utilizzate per determinare i cammini migliori e quindi l instradamento

7 Link State Routing (/) Gli LSP sono emessi» quando un router contatta un nuovo router vicino» quando un link si guasta» quando il costo di un link varia» periodicamente ogni fissato intervallo di tempo La rete trasporta gli LSP mediante la tecnica del flooding» un LSP è rilanciato da un router su tutte le sue interfacce tranne quella da cui è stato ricevuto» gli LSP trasportano dei riferimenti temporali (time stamp) o numeri di sequenza per» evitare il rilancio di pacchetti già rilanciati» consentire un corretto riscontro dal ricevente Tecnica Flooding (/) ssicura che tutti i router di una rete» riescano a costruire un database contenente lo stato della rete» abbiano le stesse informazioni sullo stato dei link lla ricezione di un LSP:» un router esamina i campi di un LSP: link identifier, metrica, time stamp o numero di sequenza» se il dato non è contenuto nel database, viene memorizzato e l LSP è rilanciato su tutte le interfacce del router tranne quella di ricezione» se il dato ricevuto è più recente di quello contenuto nel database, il suo valore è memorizzato e l LSP è rilanciato su tutte le interfacce del router tranne quella di ricezione» se il dato ricevuto è più vecchio di quello contenuto nel database, viene rilanciato un LSP con il valore contenuto nel database esclusivamente sull interfaccia di arrivo dell LSP» se i due dati sono della stessa età non viene eseguita alcuna operazione 4

8 Tecnica Flooding (/) La tecnica del flooding ha i seguenti vantaggi» esplora tutti i possibili cammini tra origine e destinazione» è estremamente affidabile e robusta» almeno una copia di ogni LSP seguirà la via a minor costo Dall altro lato, il traffico generato dipende dalle dimensioni della rete e può essere molto elevato 5 OSPF : Topologia della Rete (/) Ogni router mantiene un database che riflette i dati aggiornati sulla topologia della rete (Link State Database o Database topologico) La topologia di rete è rappresentata come un grafo orientato» I nodi rappresentano» router» network reti di transito: non contengono host (sorgenti e/o destinazioni) reti stub: reti non di transito» I rami rappresentano» collegamenti diretti tra nodi di tipo router» collegamenti tra nodi di tipo router e nodi di tipo network

9 OSPF: Topologia della Rete (/) N N H R N R R N4 N R9 N9 0 R Rete R R4 N N N4 R 7 5 R0 N N R5 7 R7 R N7 N0 9 N5 4 N N N H R R R N R9 N9 0 R N R4 N4 7 R 5 R7 7 R0 R N N0 Grafo R N7 R5 N 4 7 OSPF: ostruzione del Grafo Nel grafo rappresentativo della rete:» due router collegati da una linea punto-punto sono connessi da due rami orientati (uno per ogni verso)» più router connessi alla stessa rete sono rappresentati da nodi (router node) connessi ciascuno da due rami orientati (uno per ogni verso) al nodo rappresentativo della rete (network node)» una rete connessa ad un singolo router è rappresentata da un nodo di tipo stub» un host direttamente connesso ad un router è rappresentato con un ramo» sistemi autonomi esterni sono rappresentati da nodi stub ed il costo dei rami è determinato dal protocollo EGP

10 Spanning Tree e Tabelle di Routing Ogni router calcola lo spanning tree a partire dal grafo rappresentativo della rete mediante l algoritmo di Dijkstra Spanning Tree e Routing Table in R Destin. N. H. Dist. N R 0 N R 0 N R 7 N4 R R R 7 N R0 N7 R0 N R0 0 N9 R0 Destin. N.H. Dist. N0 R0 N R0 4 H R0 R5 R5 R7 R0 N R0 0 N R5 4 N4 R5 4 N5 R0 7 N N H R N R R N N4 R9 R0 N9 N R4 R5 N N4 R N N5 R7 9 7 N R R N 4 N0 N7 0 R 9 ostruzione delle Tabelle di Routing (/) Nodi vicini si riconoscono attraverso messaggi di Hello Una volta riconosciutisi, instaurano rapporti di adiacenza Nodi adiacenti si scambiano le informazioni sulla topologia dell intera rete in loro possesso regime tutti i nodi hanno una visione completa (ed uguale) della topologia di tutta la rete (Database Topologico) partire dal database topologico ogni router costruisce la propria tabella di routing 0

11 ostruzione delle Tabelle di Routing (/) Database Topologico From To Link osto D D 5 0 D 4 5 D 5 0 Link ID (Metrica) (5) (5) Ogni router calcola i percorsi a costo più basso lgoritmo SPF (Dijkstra) (5) 4(5) 5(0) D Routing Table for Dest ost Next Hop 5 5 D 0 Esempio OSPF (/) 4 5 Routing Table Distanza 0 Link local D E Distanza 0 Link local 4 Database Topologico (link bidirezionali) Da link Dist D E 4 D E E 5 D E Distanza 0 Link local 5 5 Distanza 0 Link local Distanza 0 Link local

12 Esempio OSPF (/) Routing Table Guasto del ramo xxxx 4 5 D E D E Distanza 0 inf inf inf Link local Distanza inf 0 inf Link local 4 Distanza 0 Link local 5 5 Distanza 0 Link local Distanza 0 Link local Esempio OSPF (/) xxxx 4 5 Routing Table Distanza 0 Link local D Link Metric Database Topologico E Inf Link Metric Da link D E 4 D E E 5 Inf Dist Inf D E Distanza 0 Link 4 local 4 4 Distanza 0 Link 5 local 5 5 Distanza 0 Link local Distanza 0 Link 4 5 local 4

13 Esercizio (/4) Si consideri il sistema autonomo mostrato in figura formato da sotto-reti e da router; in figura sono indicati i costi dei singoli rami come sono visti dai diversi router. Si supponga che il protocollo IGP utilizzato sia il protocollo OSPF con metrica coincidente con i costi dei rami e si supponga infine che il router R X sia identificato con il valore di host_id=x (ad esempio se SN=00.0.0, R su SN viene visto come ). SN SN 0 SN R SN4 R RD 0 0 SN R SN 0 SN SND 5 Esercizio (/4) Le sottoreti hanno gli indirizzi mostrati nella seguente tabella: Sotto-rete Net_id Sotto-rete Net_id SN SN SN.0.0 SN SN SN SND.0.0 SN Si chiede di:» )ompletare i messaggi LSP inviati dal router R sulle proprie interfacce verso tutti gli altri router della rete, in seguito alla scoperta dei propri vicini Link to Metric Link to Metric Link to Metric

14 Esercizio (/4)» ) ompletare la tabella di instradamento (routing table) del router R Sotto-rete Routing (next hop) Distanza Sotto-rete Routing (next hop) Distanza SN Local 0 SN SN SN SN SN SND SN4 Esercizio (4/4) 7 )Nel caso in cui il peso del ramo uscente dal router R verso la rete SN divenga uguale a e che il protocollo IGP utilizzato sia il RIP, completare il seguente messaggio RIP, che comprende tale aggiornamento, emesso dal router R verso i router adiacenti Sotto-rete Metrica Sotto-rete Metrica SN SN SN SN SN SN SND SN4 )Riscrivere la tabella di instradamento del router R a seguito della variazione indicata al punto precedente