14. Routing: Sistemi Autonomi (EGP)

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1 14. Routing: Sistemi Autonomi (EGP) Introduzione La prima idea di propagazione dell'instradamento non va bene: occorre approfondire l'architettura dei router internet Aggiungiamo complessità al modello architetturale L'architettura a nucleo è insufficiente: 1. Anche se ogni sito avesse una sola LAN, l'architettura non potrebbe crescere a numeri arbitrari di LAN 2. La maggior parte dei siti ha bisogno di più di una LAN, e quindi di molti router che le connettano; tutte le altre sarebbero sconosciute al nucleo 3. Le grandi internet connettono reti gestite da gruppi indipendenti: occorre lasciare spazio ad autonomia di controllo e di accesso Vediamo le conseguenze di questi requisiti Pagina 14.1

2 14.3. Una idea fondamentale: gli Extra Hop Se non possiamo espandere la dorsale e il sistema di nucleo arbitrariamente, vuole dire che dobbiamo pensare di avere dei router non di nucleo, che inviano datagrammi ai router di nucleo. Allora abbiamo routing non ottimo. Vediamo perché LAN 1 G1 DORSALE G2 LAN 2 Router di nucleo G3 Router di nucleo Router non di nucleo G3 vede il sistema di nucleo come un unico sistema di consegna, con informazione totale, e sceglie uno dei router di nucleo come suo default router Quando il datagramma è inviato a LAN2 segue una route non ottima: fa un hop in più. Per evitare questo G3 dovrebbe avere l'informazione completa, cioè partecipare al nucleo I messaggi ICMP di redirect non vanno bene perché sono diretti alle sorgenti, non ai router intermedi (invisibili) Trattare il nucleo come fosse un router centrale introduce un extra hop. I router non di nucleo dovrebbero poter apprendere le route dai router di nucleo Pagina 14.2

3 Anche ammettere più LAN in ogni sito provoca problemi. Nella figura c'è la rappresentazione di una possibile rete di azienda o di campus in cui ogni LAN corrisponde ad un edificio DORSALE G1 Router di nucleo LAN 1 G2 G3 LAN 2 LAN 3 G4 LAN 4 Supponiamo che venga installata una ulteriore rete LAN4. G2, G3, e G4 hanno conoscenza completa del sito e default route verso G1 per ogni altro traffico Nella semplice struttura di nucleo, G1 non sa nulla della rete LAN4. LAN4 si dice che è nascosta dietro la rete LAN1 Serve un meccanismo che permetta ai router non di nucleo di informare il nucleo riguardo alle rete nascoste Naturalmente, serve anche un meccanismo per ottenere dal nucleo informazioni relative al nucleo Pagina 14.3

4 Responsabilità e capacità: Dove è la responsabilità di informare il nucleo? G4 è troppo distante, e non dipende solo da lui la raggiungibilità di LAN4. G3 non può assicurare di raggiungere LAN4 perché dipende da G4 Chi ha la capacità di capire che esiste LAN4 e che può essere raggiunta Il concetto di Sistema Autonomo Occorre considerare anche gli aspetti amministrativi: occorre considerare che un sito non è solo un luogo dove c'è una internet complessa, ma anche un luogo di controllo Per esempio, potrebbe assegnare a G3 il compito di informare il nucleo della raggiungibilità di delle reti 2, 3 e 4 (LAN1 è già nota perché il router di nucleo è direttamente attaccato ad essa Un gruppo di reti e router controllato da una singola autorità di controllo è detto Sistema Autonomo All'interno c'è libertà di scegliere meccanismi per scoprire, propagare, validare e controllare la consistenza dell'instradamento: vediamo quali protocolli possono essere utilizzati per questo scopo. Stiamo generalizzando l'architettura a dorsale DORSALE G1 G2 Gn Sistema Autonomo 1 Sistema Autonomo 1 Sistema Autonomo 1 Pagina 14.4

5 Ogni sistema autonomo deve propagare la raggiungibilità delle sue reti agli altri sistemi autonomi. E' crucciale che ogni sistema autonomo invii questa informazione ad un router di nucleo. Uno dei router del sistema ha la responsabilità di pubblicizzare le strade e interagisce con un router di nucleo, ma potrebbero esserci più router, ognuno dei quali pubblicizzare un sottoinsieme di strade Ogni sistema autonomo è identificato da un numero di sistema autonomo perché devono essere ben identificati e un sistema autonomo deve poter scegliere di non instradare i datagrammi attraverso un sistema autonomo anche se è direttamente connesso Quando sue router si scambiano informazione di raggiungibilità di reti, i messaggi portano l'identificatore del sistema autonomo che il router rappresenta Ogni raccolta di reti e router gestite da una singola autorità amministrativa è considerata un singolo sistema autonomo. Un sistema autonomo è libero di scegliere la sua struttura di instradamento interna, ma deve raccogliere informazione su tutte le sue reti, designare uno o più router che passeranno questa informazione agli altri sistemi autonomi. Poiché l'internet connessa usa una architettura di nucleo, ogni sistema autonomo deve passare l'informazione di raggiungibilità ai router di nucleo di Internet Descriviamo il protocollo usato per pubblicizzare la raggiungibilità delle reti interne ad un sistema autonomo Exterior Gateway Protocol (EGP) Router che scambiano informazioni di raggiungibilità si chiamano vicini esterni, se appartengono a due sistemi autonomi differenti, vicini interni se appartengono allo stesso sistema autonomo Pagina 14.5

6 EGP è il protocollo che viene adottato da router vicini esterni: è particolarmente importante nell'internet connessa perché è adottato dai sistemi autonomi per pubblicizzare la loro raggiungibilità al sistema del nucleo Sistema Autonomo 1 EGP Sistema Autonomo 2 Generalmente, i router esterni sono vicini al bordo del sistema autonomo Tre funzionalità importanti. Acquisizione di un vicino Test di risposta dei vicini Scambio periodico di messaggi di aggiornamento delle strade Pagina 14.6

7 14.6. Header dei messaggi EGP Nove tipi di messaggi Tipo EGP Descrizione Richiesta Acquisizione Richiede a un router di diventare vicino Conferma Acquisizione Risposta positiva Rifiuto Acquisizione Richiesta Cessazione Conferma Cessazione Hello I Heard You Richiesta di Poll Aggiornamento Strade Errore Rifiuto Richiede di terminare una relazione di vicinato Conferma Richiesta di rispondere se in funzione Risposta a Hello Richiede aggiornamento delle strade Informazione di raggiungibilità delle reti A messaggio scorretto Iniziano con header fisso che identifica il tipo di messaggio VERSION TYPE CODE STATUS CHECKSUM AUTONOMOUS SYSTEM NUM SEQUENCE NUMBER VERSION: versione del protocollo TYPE, CODE: tipo e sottotipo del messaggio Pagina 14.7

8 STATUS: informazione dipendente dal tipo del messaggio CHECKSUM: calcolata come fa IP, allineato a parole di 16 bit AUTONOMOUS SYSTEM NUMBER: identifica il sistema autonomo che invia messaggi SEQUENCE NUMBER: per sincronizzare le riposte e i messaggi Messaggi di acquisizione di vicino Non si specifica perché un router ne sceglie un altro come vicino! VERSION TYPE (3) CODE (0-4) STATUS CHECKSUM SEQUENCE NUMBER AUTONOMOUS SYSTEM NUM HELLO INTERVAL POLL INTERVAL HELLO INTERVAL: frequenza iniziale dei messaggi di test di funzionalità POLL INTERVAL: massima frequenza dei messaggi di aggiornamento delle strade CODE: Richiesta acquisizione, conferma, rifiuto, Richiesta di cessazione, conferma Pagina 14.8

9 14.8. Raggiungibilità del vicino VERSION TYPE (5) CODE (0-1) STATUS CHECKSUM AUTONOMOUS SYSTEM NUM SEQUENCE NUMBER CODE: 0 = Hello; 1 = I Heard You Modalità attiva: il router esterno controlla i vicini inviando un messaggio di Hello e di Poll, e aspettando le risposte Modalità passiva: aspetta che i vicini gli inviino un Hello o un Poll. Il campo di STATUS lo informa se il vicino è vivo e se lo ritiene vivo Spesso ambedue in modalità attiva Separare la raggiungibilità del vicino dal calcolo delle strade diminuisce il traffico e il calcolo del router Poiché i messaggi di Hello o di I Heard You si possono perdere, EGP usa la regola k-su-n per decidere se un vicino è passato da Up a Down: si suggerisce che due messaggi successivi devono essere persi (ricevuti) perché un vicino sia considerato Down (Up) Non cambiare velocemente di stato perché lo stato dei vicini viene propagato e i protocolli a vettore-distanza sono instabili al cambiamento Pagina 14.9

10 14.9. Richiesta di Poll VERSION TYPE (3) CODE (0-4) STATUS CHECKSUM SEQUENCE NUMBER AUTONOMOUS SYSTEM NUM RESERVED IP SOURCE NETWORK IP SOURCE NETWORK è l'indirizzo di una rete comune ai due sistemi autonomi, alla quale ambedue i router esterni si collegano. Perché? 1. I router si connettono a più di una rete. L'applicazione EGP deve sapere quale rete viene usata per connettere i due router 2. I messaggi di raggiungibilità indicheranno ciascuna rete interna e quale è il router da usare per raggiungerla, e questo dipende dal punto in cui il traffico entra nel sistema autonomo: questa è la rete sorgente 3. Nel messaggio di Poll si indica la rete sorgente rispetto alla quale si vogliono conoscere i router di ingresso e le reti che attraverso di essi si possono raggiungere EGP Rete comune Sistema Autonomo 1 G1 G2 Sistema Autonomo 2 Pagina 14.10

11 Messaggi di aggiornamento delle strade EGP richiede che i router NON DI NUCLEO riportino esclusivamente le reti strettamente interne al sistema autonomo I router che sono pubblicizzati possono essere interni o esterni e il numero viene riportato. Peccato che non si riesce a distinguerli e quindi vengono in genere pubblicizzati in messaggi diversi. Sono tutti router collegati alla rete sorgente SOURCE NETWORK definisce la rete da cui sono misurate tutte le distanze riportate nel messaggio Struttura di blocco, in cui si riporta un router e tutte le reti raggiungibili da quel router, raggruppate per distanza (che così viene riportata una sola volta Pagina 14.11

12 VERSION TYPE (1) CODE (0) STATUS CHECKSUM AUTONOMOUS SYSTEM NUM SEQUENCE NUMBER #INT.GWYS #EXT.GWYS IP SOURCE NETWORK GTW 1 IP ADDRESS (no net prefix) #DISTANCES DIST. D11 D11 NETWORK 1 AT DISTANCE D11 NETWORK 2 AT DISTANCE D11... DIST. D12 D12 NETWORK 1 AT DISTANCE D12 NETWORK 2 AT DISTANCE D12... GTW n IP ADDRESS (no net prefix) #DISTANCES DIST. Dn1 Dn1 NETWORK 1 AT DISTANCE Dn1 NETWORK 2 AT DISTANCE Dn1... LAST NET AT LAST DISTANCE for GTW n Pagina 14.12

13 Misure secondo la prospettiva del ricevitore EGP riporta le distanze come le vede il ricevitore, non secondo come le vede il router che pubblica la raggiungibilità Ai vicini in un altro sistema autonomo G1 G3 G2 Esegue EGP Net 1 Net 2 Net 3 G4 Net 4 G2 è stato scelto per eseguire EGP, riporta la raggiungibilità delle quattro reti: Net 1 via G1, Net 3 e 4 via G3, e Net 2 via G2. La Net 2 viene riportata a distanza 1, anche se per lui è a distanza zero Pagina 14.13

14 La limitazione fondamentale di EGP EGP non interpreta nessuna delle metriche di distanza che appaiono nei messaggi di aggiornamento delle strade: non le combina in metriche consolidate (quando usato nel nucleo) Se la distanza riportata è 255 significa che la rete non è raggiungibile, ma le altre distanze sono valide solo se misurate dalla rete sorgente, quindi all'interno del sistema autonomo di provenienza: quindi informa solo che un cammino esiste, ma non si può usare per calcolare un cammino minimo Per questa ragione, i router non di nucleo non possono pubblicizzare raggiungibilità di reti esterne al sistema autonomo: perché pubblicizzare una rete vuol dire pubblicizzare il cammino per quella rete Conseguentemente, c'è un solo cammino dal nucleo ad ogni rete Poiché EGP pubblicizza solo raggiungibilità restringe la topologia di ogni internet che usi EGP ad una struttura ad albero nel quale il sistema del nucleo costituisce la radice. Non ci sono loop fra i sistemi autonomi Pagina 14.14

15 L'architettura di Internet usa una topologia ad albero e non può cambiare fino a che EGP non viene sostituito. Conseguenze: 1. Se il nucleo si guasta, Internet si ferma 2. EGP può pubblicizzare un solo cammino ad una rete. Tutto il traffico verso una rete segue lo stesso cammino anche se vi sono cammini alternativi, per esempio seguiti in uscita da un sistema autonomo 3. EGP non supporta load sharing, anche se si può configurare il traffico entrante su diversi router sulla base della rete destinazione 4. EGP non va bene per una rete con dorsali multiple connesse in numerosi punti. Come GGP. I gestori devono fare penosamente a mano questo lavoro! 5. Difficile commutare su cammini alternativi se uno fallisce, anche perché i cammini alternativi non possono essere pubblicizzati Problemi tecnici Messaggi di update troppo grandi è il più pressante. Si dipende dalla capacità dei router di frammentare ed assemblare. Si dovrebbe permettere di inviare l'aggiornamento in più messaggi Tutti tentativi di fare una nuova versione di EGP sono falliti perché non si sono messi d'accordo. Soprattutto perché ci è resi conto che sarebbero necessari radicali cambiamenti in quanto cambiamenti minori non sono adeguati! Pagina 14.15

16 Decentramento di Internet 1. Come si può modificare l'architettura di internet in modo da rimuovere ulteriormente la dipendenza da un sistema (centralizzato) di router di nucleo? 2. Come si può permettere una maggiore cooperazione (fiducia) fra alcuni sistemi autonomi rispetto ad altri? Rimuovere la centralizzazione è difficile perché funziona, è supportata da uno staff professionalmente preparato e capace, e c'è molta inerzia a lasciare ciò che funziona Al di là dei sistemi autonomi Si potrebbero raggruppare i sistemi autonomi gerarchicamente, dove c'è una relazione di fiducia o dei legami amministrativi Il raggruppamento gerarchico non è difficile. Occorre scalare la metrica quando si passa da un sistema all'altro: trasformazione della metrica ad esempio mappare le distanze nel range e poi nel range quando si passa fra due gruppi Vuol dire ri-introdurre un significato di metrica alle distanze di EGP, e usarle per decidere se uscire dal sistema autonomo oppure no, anche senza necessariamente parlare di routing ottimo Pagina 14.16

17 Conclusioni Internet è composta di sistemi autonomi. Ogni sistema autonomo usa EGP per pubblicizzare le sue strade ad altri sistemi autonomi. Uno dei router di nucleo deve essere vicino al router esterno del sistema per assicurare la raggiungibilità delle reti esterne da qualunque punto dell'internet L'architettura dell'internet connessa consiste di un nucleo centrale costruito attorno alle dorsali ARPANET e NSFNET, con i sistemi autonomi connessi al centro in una struttura ad albero Passare da una architettura centralizzata ad una completamente distribuita richiede cambiamenti sostanziali in EGP Pagina 14.17