15. Routing: Protocolli per i Router Interni (RIP, OSPF, HELLO)

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1 15. Routing: Protocolli per i Router Interni (RIP, OSPF, HELLO) Introduzione Come possono fare i router interni ad un sistema autonomo ad apprendere le reti interne al sistema autonomo? Instradamenti Interni: Statici vs. Dinamici Due router che appartengono allo stesso sistema autonomo sono detti interni. Due router di nucleo sono interni perché il nucleo costituisce un unico sistema autonomo Se una internet è semplice, la gestione manuale è sufficiente. Ad es. in questa rete Net 1 G1 Net 2 G2 Net 3 G3 G4 Net 4 Net 5 perché esiste un solo cammino fra due sottoreti e quindi non vi è da fare nulla a fronte dei guasti. Le modifiche di topologie sono rare in reti piccole Pagina 15.1

2 Quando la rete è grande oppure esistono cammini alternativi per dare robustezza alla internet, allora i metodi automatici sono necessari Net 1 G1 Net 2 G2 G5 Net 3 G3 G4 Net 4 Net 5 I router utilizzano un protocollo di routing per scambiarsi informazione di raggiungibilità oppure informazione sull'instradamento. Una volta che l'informazione globale sulla raggiungibilità all'interno del sistema autonomo è stata calcolata, uno dei router la pubblicizza all'esterno mediante EGP Non esiste uno standard unico per la propagazione di informazione di routing all'interno di un sistema autonomo (protocollo di routing interno), sia perché internet è stata in ritardo nella sia definizione, sia perché i costruttori hanno usato l'arma dei protocolli proprietari per accaparrarsi i Clienti Ad esempio SPREAD è il protocollo di routing interno dei router di nucleo Butterfly Altri sistemi autonomi usano EGP come protocollo di routing interno Pagina 15.2

3 La situazione è sempre di questo tipo Sistema Autonomo 1 IGP1 G1 EGP G2 IGP2 Sistema Autonomo 2 IGP1 IGP2 Un router può usare due protocolli di routing contemporaneamente, uno per la comunicazione interna al suo sistema autonomo, e uno per la comunicazione all'esterno del suo sistema autonomo Soprattutto chi usa EGP per l'esterno deve in genere usare un IGP per l'interno Routing Information Protocol (RIP) Note anche col nome del programma Unix che lo implementa. routed. É fra più usati Progettato a Berkeley per tenere consistenti le tabelle di routing delle loro reti, si basa sul broadcast fisico (quindi è mortale se non c'è broadcast!). Derivato per generalizzazione da un protocollo progettato a Xerox PARC La sua popolarità non deriva dai meriti tecnici ma dalla disponibilità gratuita con Unix 4BSD. Costruito e largamente usato prima della sua definizione formale in uno standard (RFC nel 1988!) Implementazione diretta dell'algoritmo del vettore-distanza Pagina 15.3

4 Router attivi e router passivi (silenti), che ascoltano soltanto e aggiornano le loro tabelle sulla base delle pubblicazioni degli attivi (questo è utile perché permette l'aggiornamento delle tabelle degli host) Gli attivi pubblicano la loro tabella ogni 30 secondi mediante broadcast Metrica basata su hop count: un router è a distanza 1 dalle reti a cui è connesso direttamente: la metrica misura il numero di router fra source e destination. Non produce risultati ottimi perché non conta la velocità delle reti (se è una linea geografica è più lenta di una LAN): alcuni aumentano la metrica quando passano per reti lente RIP pubblica un messaggio con coppie <ip-net, distanza> Per esempio in questa internet Pagina 15.4

5 Net 1 G1 Net 2 G2 G5 Net 3 G3 G4 Net 4 Net 5 G1 manda su Net2 la coppia (1,1), cioè può raggiungere Net1 a costo 1 G2 e G5 installano una route per Net1 a costo 2 via G1, quindi includeranno la coppia (1, 2) nel loro messaggio di broadcast che raggiunge G3 e G4. Tutti quindi installeranno un route per Net1 Regole aggiuntive. Si cambia route solo quando si conosce una strada migliore. Quindi G3 e G4 passeranno via G2 o via G5 e secondo di quale route conoscono per prima Per evitare oscillazioni fra due i più strade di costo uguale, RIP specifica che strade esistenti debbano essere mantenute fino a che se ne conosce una con costo strettamente minore Quando il router che ha impostato per primo la strada fallisce? Allora RIP specifica che ogni strada deve essere associata ad un timeout che viene riimpostato ogni volta che il router riceve un broadcast per quella strada da parte del router stesso. Dopo 180 secondi la strada viene considerata vecchia e "dimenticata" Pagina 15.5

6 Deve trattare tre tipi di errori 1. Evitare loop dovuti ad errori 2. Per prevenire instabilità mettere un limite massimo piuttosto basso per la massima distanza accetta (usa 16). Quindi inadatto per internet grandi 3. Bassa convergenza dovuto alla instabilità dell'algoritmo: le modifiche si propagano lentamente e il limite di 16 (dopo il quale la distanza viene considerata infinita) aiuta a limitare il problema La inconsistenza delle tabelle non è solo di RIP ma di tutti i protocolli basati su vettore-distanza Rete 1 G1 G2 G3 (a) Rete 1 G1 G2 G3 (b) che rappresenta le strade verso Net1 della figura precedente Quando la connessione di G1 a Rete1 cade, G1 pubblica distanza 16 da tale rete, e quindi adotterà la strada per Rete1 che gli pubblica G2, senza poter sapere che in realtà si basa sulla sua connettività che è appunto sparita. Pubblicherà un costo maggiore al prossimo passo e G2 potrebbe non avere visto il broadcast con cui G1 pubblicava distanza infinita e quindi userà la distanza non infinita di G1, fino a che dopo un po' di passi i due arriveranno a 16 e quindi faranno cadere la strada, ma intanto G3 si adatterà alla loro distanza e sua volta la propagherà... Pagina 15.6

7 Nel frattempo avremo loop nell'instradamento e comunque l'instradamento viene fatto nella "direzione" sbagliata Risoluzione del problema della Convergenza Lenta Tecnica detta aggiornamento dell'orizzonte tagliato I router si ricordano l'interfaccia da cui hanno avuto il broadcast che ha permesso loro di installare una strada, non propaga tale informazione di nuovo sulla stessa interfaccia: quindi G2 non pubblicherà la strada per Rete1 sulla interfaccia su cui c'è G1 Quando G1 non avrà più connessione per Rete1 e non la pubblicherà, G2 non lo "aiuterà" e a sua volta non pubblicherà più la strada. Peccato che l'orizzonte tagliato non funge per tutte le topologie Però, mentre si fa presto a installare una strada, per dimenticarla occorre lasciare passare un tempo lungo, e finalmente adottare una strada meno buona ma propagandata da altri router, che però potrebbero ancora non avuto ricevuto la cattiva notizia Le buone notizie viaggiano velocemente, quelle cattive lentamente e generano inconsistenze! Tecnica detta hold down (tieni giù) Dopo che si è ricevuto una notizia sulla irraggiungibilità di una rete (ad esempio per 60 secondi) In questo modo tutte le macchine hanno tempo per ricevere la cattive notizie, e finalmente si installa una nuova strada su informazione corretta (tutti devono usare hold down nello stesso modo). Hold down però mantiene anche i loop, se si dovessero creare Pagina 15.7

8 Tecnica di ricambiare il veleno: quando sparisce una connessione tenere la strada con distanza infinita e pubblicarla come tale per un certo periodo. Meglio se tale pubblicazione avviene subito appena la cattiva notizia viene ricevuta e non solo alla scadenza del periodo di aggiornamento (triggered update) In questo modo si diminuisce i tempo in cui si è vulnerabili a false "buone notizie" I triggered update creano problemi quando molti router condividono una rete (che agisce da dorsale). Ogni triggered update di un router provoca un broadcast che però scatena un broadcast in ogni router che fa una parte dell'aggiornamento e poi scatena un broadcast...valanga di broadcast o tempesta di broadcast RIP è inadatto alle reti geografiche con bassa banda e mancanza di broadcast (deve essere simulato!). Inoltre la spedizione del messaggio ogni 30 secondi tiene sempre su il link su linea commutata! Il timer di hold-down per le reti geografiche è così lungo che fa scattare i timer delle applicazioni che così fanno cadere le connessioni Perché si usa ancora RIP su rete geografica? Mah! Formato dei messaggi RIP Leggere. E' interessante che possa pubblicare instradamenti anche per reti diverse da IP Convenzioni sull'indirizzamento Può anche pubblicare default route (indirizzo ) e quindi serve per avere due o più router di default nella rete Pagina 15.8

9 Trasmissione dei messaggi RIP Usa UDP e si basa su UDP per sapere la lunghezza del messaggio Il protocollo HELLO Usa una metrica basata sul ritardo di rete invece che sull'hop count Significativo dal punto di vista storico (usato in NSFNET) e perché è un vettore-distanza che non usa hop-count Permette anche di raggiungere una certa sincronizzazione fra gli orologi delle macchine Combinazione di RIP, HELLO e EGP EGP non può pubblicare la propria tabella di routing: deve pubblicare la raggiungibilità delle reti dalla source network gated usa RIP o HELLO per calcolare le tabelle di routing e poi permette di pubblicare parte della tabella di routing usando EGP. L'amministratore può definire quali reti interne pubblicare con EGP Inoltre, trasforma le metriche in modo da segnalare con distanza superiore a 128 (e minore di 191) quelle reti che sono esterne al sistema autonomo stesso In questo modo, se chi riceve la distanza ne fa un uso prudente, tende a non usare route con distanza alta e quindi non carica un sistema autonomo di traffico in transito, se non quando manca la connettività Quando poi passa queste route al di fuori della confederazione di sistemi autonomi, le aumenta ancora di più in modo che si cerchi di usare strade che restano all'interno della confederazione Pagina 15.9

10 15.6. Open SPF Protocol (OSPF) Protocollo standard che si sta affermando sul mercato, superando i protocolli proprietari dei costruttori di router. Obbiettivi: Standard aperto: non si paga per usarlo Routing basato sul tipo di servizio (ad es. basso ritardo oppure alto throughput): OSPF usa sia la destinazione che il campo type of service di IP per decidere l'instradamento Bilanciamento del carico: possono esserci più strade per una destinazione e il carico viene diviso fra le strade Reti e router sono partizionati in aree autosufficienti e autocontenute. La topologia all'interno di un'area non è visibile all'esterno, quindi si può fare routing fra aree e lasciare a ciascuna area l'autonomia per modificare la topologia e decidere l'instradamento al suo interno Gli scambi di informazioni fra router sono autenticati, potendo scegliere fra un notevole numero di schemi di autenticazione. Solo router fidati propagano informazioni di routing Supporta routing basato su host e su subnet (vedremo cosa è) Supporta in modo efficiente le reti multi-access come ethernet, evitando che ogni router affacciato su una ethernet invii via broadcast un messaggio ai suoi vicini: ogni rete multi-access ha un designated router che invia i messaggi sullo stato dei link in rappresentanza di tutti i router sull'ethernet Permette ai gestori di descrivere una rete virtuale separata dalla struttura fisica: due router possono essere linkati anche se non sono direttamente connessi Permette di scambiare informazioni di routing apprese da router esterni: l'informazione ottenuta dall'esterno del sito è distinguibile da quella interna Pagina 15.10

11 Non esaminiamo in dettaglio OSPF (quest'anno!) Routing con informazione parziale Gli host fanno routing con informazione parziale perché si appoggiano ai router (default router) Non tutti i router hanno informazione completa. Quasi tutti i sistemi autonomi hanno un router che connette il SA ad un altro SA, per esempio alla dorsale nazionale All'interno del SA si ha informazione totale sul SA ma si manda al router di bordo tutto il resto del traffico I router del sistema di nucleo hanno informazione totale su tutte le possibili reti: non usano il concetto di default router Se una rete non compare nelle tabelle dei router di nucleo, la rete è illegale oppure non è raggiungibile in quel momento L'uso di default routing può introdurre errori che non si notano (il router di nucleo ridirige correttamente il pacchetto) o che generano loop Conclusione La gestione manuale delle tabelle di routing è possibile per internet piccole e che cambiano lentamente. Altrimenti. e gestori devono adottare un protocollo di routing interno al Sistema Autonomo. Gli IGP possono essere basati su vettore-distanza o su SPF RIP è il più comune ed è basato su vettore-distanza. OSPF è SPF Pagina 15.11