Realizzazione degli algoritmi di routing (Distance Vector e Link State Packet) L instradamento nelle reti IP

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1 Reti di Telecomunicazioni R. Bolla, L. Caviglione, F. Davoli Realizzazione degli algoritmi di routing (Distance Vector e Link State Packet) L instradamento nelle reti IP Protocolli EGP e IGP Name server La crescita di Internet 33.2

2 Come si è visto, l algoritmo di Bellman-Ford si presta ad una versione distribuita. L informazione propagata tra i nodi consiste in una coppia [destinazione (detta vector), distanza] per ogni destinazione raggiungibile. Il procedimento non è facilmente scalabile all aumentare delle possibili destinazioni, può convergere molto lentamente e dar luogo a oscillazioni (e a fenomeni di looping, in assenza di meccanismi adeguati per evitarli) Problema del conto all infinito nel distance vector A. Pattavina, Reti di Telecomunicazione Networking e Internet, 2 a ed., McGraw-Hill,

3 Anche per l algoritmo di Dijkstra (detto anche Shortest Path First, SPF) è possibile una realizzazione computazionalmente distribuita (ma non ad informazione distribuita), basata sulla costruzione ed il mantenimento ad ogni router della mappa completa della rete (interessata dall algoritmo), tramite lo scambio di Link State Packet (LSP). I LSP sono inviati da ogni router agli altri in selective flooding, per descrivere la mappa dei propri nodi adiacenti (appresa tramite protocolli di neighbour greetings) Internet adotta un instradamento gerarchico su più livelli (subnet, network, autonomous system). I protocolli SPF (tipo LSP) e distance vector sono entrambi usati. Gli Autonomous Systems (AS) sono raggruppamenti di network in un dominio riconosciuto, identificato univocamente e unicamente amministrato. 33.6

4 Within the Internet, an Autonomous System (AS) is a collection of connected IP routing prefixes under the control of one or more network operators that presents a common, clearly defined routing policy to the Internet, cf. RFC 1930, Section 3. Originally, the definition required control by a single entity, typically an Internet service provider or a very large organization with independent connections to multiple networks, that adhere to a single and clearly defined routing policy. See RFC 1771, the original definition (now obsolete) of the Border Gateway Protocol (BGP). The newer definition of RFC 1930 came into use because multiple organizations can run BGP using private AS numbers to an ISP that connects all those organizations to the Internet. Even though there are multiple Autonomous Systems supported by the ISP, the Internet only sees the routing policy of the ISP. That ISP must have an officially registered Autonomous System Number (ASN). A unique ASN is allocated to each AS for use in BGP routing. With BGP, AS numbers are important because the ASN uniquely identifies each network on the Internet. AS numbers were, until 2007, 16-bit integers, which allowed for a maximum of assignments. The Internet Assigned Numbers Authority (IANA) has designated ASN numbers through to be used for private purposes. The ASNs 0, , and are reserved by the IANA and should not be used in any routing environment. ASN 0 may be used to label non-routed networks. All other ASNs ( ) are subject to assignment by IANA, and, as of , only remained unassigned. RFC 4893 introduced 32-bit AS numbers, which IANA has begun to allocate. 32-bit AS numbers are written in the form x.y, where x and y are 16-bit numbers. 0.y AS numbers are exactly the old 16-bit AS numbers, 1.y numbers and are reserved and the remainder of the space is available for allocation La presenza degli AS fa sì che i router vengano distinti in Interior Router (IR) e Border Router (BR). Gli IR instradano entro un AS, mentre i BR instradano tra diversi AS. I protocolli di routing sono distinti in Interior Gateway Protocol (IGP) ed in Exterior Gateway Protocol (EGP). 33.8

5 AS 137 AS 66 I I E E 33.9 Routing Information Protocol (RIP) [RFC 1058 e 1723]: è un IGP molto diffuso, di tipo distance vector, con metrica in hop e che presenta diversi limiti (legati al distance vector). L intervallo di scambio delle tabelle è di 30 s; un vicino è considerato non più raggiungibile se rimane in silenzio per più di 180 s. Interior Gateway Routing Protocol (IGRP): è un IGP proprietario Cisco, di tipo distance vector, con metrica molto più sofisticata. Consente il multipath

6 Open Shortest Path First (OSPF) [RFC 1247 e 1583]: è un IGP di tipo LSP, che definisce gerarchie esplicite entro l AS (aree). Classifica i router in quattro categorie. In OSPF, inoltre: Tutti gli scambi sono autenticati E possibile scegliere tra percorsi multipli di ugual costo E consentito definire diverse metriche per traffico con diverso TOS (in presenza di classi di servizio differenziate Il supporto dell instradamento multicast si integra semplicemente con quello dell unicast Boundary Router R1 Area 2 H1 Area 1 R2 Altro Sistema Autonomo H5 R6 R3 Area Border Router H2 R5 H3 R4 Backbone Area H

7 In ambito OSPF sono definite quattro tipologie di router: Autonomous System Border Router (tra AS) Area Border Router (all infuori di un AS verso un area che non può essere considerata AS) Backbone Router (router che instradano su una backbone) Internal Router (router che instradano traffico all interno di un AS) Exterior Gateway Protocol (EGP) [RFC 904]: si trattava di un EGP operante come un distance vector, propagando informazioni di raggiungibilità (advertising), senza metriche associate. EGP era basato sul concetto di core system (ormai obsoleto). Core Router Core Router Core Router AS 1 AS 2 AS 7 AS n 33.14

8 EGP è stato sostituito con il Border Gateway Protocol (BGP) [RFC 1771, 1772, 1773], un EGP di tipo distance vector, che propaga la sequenza di AS verso una destinazione. BGP non stabilisce i meccanismi per determinare i percorsi tra AS, ma piuttosto quelli per distribuire le informazioni sul percorso. Per BGP, l Internet è un grafo di AS, ciascuno identificato dal proprio numero. I vicini immediati nel grafo sono detti peers Le informazioni in BGP sono propagate attraverso 4 tipi di messaggi (usando TCP e il numero di porta 179): OPEN: inviato da un gateway BGP ai peer per primo contatto UPDATE: per segnalare a un peer un percorso verso la destinazione KEEPALIVE: in risposta a OPEN e per segnalare lo stato di attività, pur non avendo informazioni nuove da spedire NOTIFICATION: per segnalare errori o la chiusura della sessione con il peer L apparente semplicità non tragga in inganno: il BGP è molto complesso Pur essendo un protocollo inter-as, può essere usato anche come canale di comunicazione tra router BGP dello stesso AS (connessioni interne o IBGP, contrapposte a quelle tra AS, che sono esterne o EBGP), per scambiare aggiornamenti

9 Per l utente è molto più facile ricordare un nome piuttosto che un indirizzo di rete. In una rete di grandi dimensioni, è indispensabile mantenere le corrispondenze tra nomi e indirizzi (e.g., dist.dist.unige.it e ) in una base dati distribuita (name server). Un sistema simile mantiene la corrispondenza tra gli applicativi e i loro SAP (porte) Quando Internet era composta da pochi nodi (circa 50) la corrispondenza nome-indirizzo era mantenuta in un file di testo chiamato host.txt. Con l aumento del numero degli host tale soluzione non è più adatta: Non scalabile Soggetta ad errori Centralizzata 33.18

10 IETF ha dunque sviluppato un meccanismo per la risoluzione dei nomi. Il sistema utilizzato attualmente in Internet per la risoluzione dei nomi è il Domain Name Server (DNS). È definito in vari documenti ma i più rappresentativi sono RFC 1034 e RFC È un database distribuito. I nodi del database sono interconnessi utilizzando una organizzazione gerarchica. Quando si cerca una corrispondenza nel database (Resolution Query) si interroga un nodo. Nel caso in cui non vi sia l informazione voluta si propaga la richiesta ad un altro nodo. Tecnicamente l operazione si chiama risoluzione (DNS look-up)

11 Internet sta evolvendo rapidamente. Il suo tasso di crescita è molto elevato. Un primo censimento ufficiale, patrocinato dall IETF, è avvenuto nel I dati analizzati si riferivano ad un periodo temporale compreso tra il 1981 ed il Sono stati presi in considerazione diverse tipologie di dati, tuttora utilizzate nelle analisi più recenti: il numero di host il numero di domini la ripartizione dei top-level domain (ad es.,.it.com.edu) L RFC che analizza e presenta tali dati è l RFC Oggi sono molti gli enti che si interessano di analizzare la struttura e le dimensioni di Internet. Ad esempio l Internet Software Consortium (ISC), raccoglie periodicamente dati rappresentativi della rete Internet. I dati sono prelevabili all URL

12 Internet Host Count History Number Of Internet Hosts Date Hosts 08/ / / /1984 1,024 10/1985 1,961 02/1986 2,308 11/1986 5,089 12/ ,174 07/ ,000 10/ ,000 01/ ,000 07/ ,000 10/ ,000 10/ ,000 01/ ,000 07/ ,000 10/ ,000 01/ ,000 04/ ,000 07/ ,000 10/1992 1,136,000 Date Hosts 01/1993 1,313,000 04/1993 1,486,000 07/1993 1,776,000 10/1993 2,056,000 01/1994 2,217,000 07/1994 3,212,000 10/1994 3,864,000 01/1995 4,852,000 (5,846,000) 07/1995 6,642,000 (8,200,000) 01/1996 9,472,000 (14,352,000) 07/ ,881,000 (16,729,000) 01/ ,146,000 (21,819,000) 07/ ,540,000 (26,053,000) 01/ ,670,000 07/ ,000 01/ ,230,000 Date Hosts 07/ ,218,000 01/ ,398,092 07/ ,047,785 01/ ,574,429 07/ ,888,197 01/ ,344,723 07/ ,128,493 01/ ,638,297 01/ ,101,481 07/ ,139,107 01/ ,646,084 07/ ,284,187 01/ ,991,609 07/ ,286,364 01/ ,193,199 07/ ,774,269 01/ ,677,360 07/ ,937, RIPE NCC The RIPE NCC is one of five Regional Internet Registries (RIRs) providing Internet resource allocations, registration services and coordination activities that support the operation of the Internet globally

13 Come operano gli algoritmi distribuiti di tipo LSP? Cos è un AS? Descrivete le caratteristiche di alcuni IGP ed EGP Come opera il BGP? Cosa fà un name server? 33.25