Suddivisione di grandi reti in aree (1/3)

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1 Reti di Trasporto Open Shortest Path First (OSPF) Ing. Alessio Botta Le slides relative a questi argomenti sono quasi integralmente tratte dal corso di Sistemi di Commutazione del prof. Marco Listanti e dalle relative esercitazioni preparate dall ing. Luca Veltri. Ad entrambi va il mio ringraziamento. [ Suddivisione di grandi reti in aree (/3) Se la rete è di grandi dimensioni» Cresce il numero di record del database e quindi la memoria necessaria in ogni router» Cresce il tempo necessario al calcolo dei percorsi» Cresce il traffico di segnalazione dovuto all invio degli LSP OSPF risolve questo problema adottando un instradamento di tipo gerarchico» Una rete è suddivisa in aree» Sezioni indipendente di rete» Database separati» Meccanismi di flooding indipendenti» Le singole aree sono interconnesse da un area detta backbone

2 Suddivisione di grandi reti in aree (/3) Alcuni router (Area Border Router - ABR) apparteranno ad aree diverse» Ogni area ha almeno un ABR» Ogni area è almeno connessa al backbone Un ABR» contiene i database di tutte le aree a cui appartiene» emette degli appositi messaggi (summary records) che contengono la lista delle sottoreti raggiungibili attraverso le aree a cui appartiene 3 Suddivisione di grandi reti in aree (3/3) a A A3 a A a3 B0 AB AB b b3 b B b Il database di un router dell area A (es. A) conterrà» I record dei link a, a, a3, comunicati dai router A, A, AB, AB» I summary record relativi alle sottoreti comprese nel backbone e nell area C, comunicati dai router AB e AB» Ad ogni sottorete sarà associato il costo di raggiungimento» Analogia con i protocolli distance vector» Gli external record emessi dai router B0 e B e rilanciati dai router AB e AB» Ad ogni destinazione sarà associato il costo di raggiungimento b6 b5 B BC BC3 c C c3 C C c

3 Terminologia OSPF Area» è un insieme logico di reti e di router (geografico, amministrativo,...)» ha lo scopo di limitare la dimensione dei database di descrizione della topologia di rete all interno dei router» all interno di un area i router devono avere database identici che descrivono la topologia di rete» informazioni sulla parte di rete esterna all area sono contenute in router speciali denominati Area Border Router» un Area Border Router trasmette LSA contenenti informazioni sulle reti esterne all interno dell area» tutte le reti OSPF devono essere composte da almeno un area, denominata backbone 5 Terminologia OSPF Intra-Area Router (IAR)» sono i router che sono situati all interno di una area OSPF» scambiano LSA con tutti gli altri router dell area» gestiscono il database relativo alla topologia dell area Area Border Router (ABR)» sono i router che sono connessi a due o più aree OSPF» gestiscono i database di topologia di tutte le aree a cui sono connessi» trasmettono all interno di ogni area LSA realtivi alle reti presenti in ogni area AS Boundary Router (ASBR)» sono i router che sono situati a bordi del dominio OSPF» scambiano LSA contenenti informazioni di raggiungibilità di router di altri AS» inviano LSA all interno del dominio con informazioni sui percorsi esterni 6

4 Terminologia OSPF ASBR Link esterni AS Area IAR ABR OSPF Backbone IAR Area ABR Area 3 ABR ABR Area Link esterni ASBR 7 Terminologia OSPF Link State Advertisements (LSA)» sono i pacchetti scambiati tra router OSPF (LSP) per aggiornare i link state database e i percorsi inter-area e inter-as» Router link advertisement» indicano lo stato dei link uscenti da un router, sono inviati all interno di una singola area» Network link advertisement» sono generati dai Designated Router (DR) nel caso di reti multi-accesso e contengono la lista dei router connessi alla rete, sono inviati all interno di una singola area» Summary link advertisement» sono generati dagli ABR e individuano le reti contenute nelle altre aree ed i relativi costi di raggiungimento, sono inviati all interno di tutte le aree gestite da un ABR» AS external link advertisement» sono generati dagli ASBR e indicano i cammini verso le reti esterne al dominio OSPF, sono inviati all interno di tutte le aree di un dominio OSPF 8

5 Terminologia OSPF Router Link Advertisment Network Link Advertisment Router Stato dei link uscenti da un router DR Elenco dei router connessi ad una rete multi-accesso R R R Summary Link Advertisment External Link Advertisment Area A ABR Area X Area A ASBR Area X Area B Raggiungibilità delle reti di altre aree Area B Raggiungibilità reti esterne al AS 9 Protocollo OSPF I pacchetti OSPF sono incapsulati direttamente in datagrammi IP» protocol identifier = 89 Cinque tipi di pacchetti» Hello» Database description» Link state request» Link state update» Link state acknowledgement Tutti i pacchetti OSPF sono caratterizzati dallo stesso header 0

6 Header pacchetti OSPF Version = Version Hello = Database description = Link state request = 3 Link state update = Link state acknowledgement = 5 Packet Type Packet Length Router ID Area ID Ottetti No authentication = 0 Simple password = Checksum Password Authentication type Authentication Data 8 Procedura: Discovering Neighbors E iniziata da un router per» individuare i Neighbor Router (NR) su una rete» stabilire e mantenere le relazioni con questi Utilizza i pacchetti Hello Common Header Network Mask Hello Interval Reserved E T La lista dei NR contiene» gli ID dei router di cui sono già stati ricevuti i pacchetti dui Hello» gli ID del DR e del backup DR Router Priority Router Dead Interval Ottetti Designated Router Backup DR Lista Neighbor Router nx

7 Procedura: Electing Designated Router Il DR di una rete multi-accesso ha il compito di» inviare gli LSA verso i router esterni alla rete» stabilire e mantenere le adiacenze con gli altri router connessi alla rete Il ruolo di Designated Router è assegnato in base alle informazioni contenute nel pacchetto Hello Il router con priorità più elevata tra quelli che si scambiano i messaggi Hello diviene DR 3 Link State Advertisment (/) Tutti i tipi di LSA hanno lo stesso header» Link State Age» indica il tempo (in secondi) di emissione dell advertisement» Link State Type» : Router link» : Network link» 3: Summary link inter-area, intra-as route» : Summary link route verso l AS Boundary Router» 5: AS External link route verso reti esterne all AS OSPF Link State Header Link State Age Options Link State Type Link State ID Advertising Router Link State Sequence Number Link State Checksum Ottetti Length

8 Link State Advertisment (/)» Link State ID: dipende dal tipo di link a cui si riferisce il messaggio» Tipo e : indirizzo IP del Router emittente» Tipo 3 e 5: indirizzo IP della rete a cui si riferisce il messaggio» Tipo : indirizzo IP del DR emittente» Advertising Router» Indirizzo IP del router che ha emesso il messaggio» Tipo : identico al campo Link State ID» Tipo : indirizzo IP del DR» Tipo 3 e : indirizzo IP del ABR» Tipo 5: indirizzo IP del ASBR OSPF Link State Header Link Stage Age Options Link State Type Link State ID Advertising Router Link State Sequence Number Link State Checksum Ottetti Length Link State Advertisement (3/) 5 Router Link Ad Network Link Ad Ripetuto per ogni link Ripetuto per tutti i valori di TOS Link State Header Reserved Reserved Number of links Link ID Link Data Type Number of TOS TOS 0 metric TOS Reserved Metric 0 Ripetuto per ogni attached router Ripetuto per ogni TOS Link State Header Network Mask Attached Router Summary Link Ad Link State Header Network Mask Reserved Metric TOS Metric

9 Link State Advertisement (/) External Link Ad Link State Header Network Mask 0 Network Mask» maschera della rete a cui si riferisce il pacchetto, l indicazione della rete è contenuta nell header Ripetuto per tutti i valori di TOS Reserved Metric Forwarding Address External Route Tag TOS TOS metric Forwarding Address External Route Tag 3 3 Metric» costo del cammino Forwarding Address» Indirizzo IP a cui deve essere inviato il traffico diretto alla rete indicata External Route Tag» suffisso ad uso degli ASBR 7 Ingegneria del Traffico L ingegneria del traffico (Traffic Engineering TE) comincia oggi ad essere utilizzata in reti estese e complesse per controllare e gestire i vari flussi di traffico in transito I tradizionali protocolli di routing individuano i percorsi più brevi, spesso però percorsi più lunghi e meno congestionati potrebbero essere preferibili. I protocolli di routing dovrebbero considerare dunque anche alcuni vincoli da associare alle risorse (es. banda disponibile) Source Destination Classico IP Routing Constraint Based Routing (TE) 8

10 Constraint Based Routing I classici protocolli di routing trovano percorsi che minimizzano una determinata metrica scalare (es. numero di salti) Il Constraint Based Routing cerca percorsi che:» minimizzino una determinata metrica scalare» non violino dei vincoli prestabiliti Tipi di vincoli:» Caratteristiche prestazionali (es. banda disponibile)» Vincoli di tipo amministrativo (esclusione di alcuni link) 9 Estensioni all OSPF per il TE L elaborazione di percorsi constraint-based richiede istruzioni aggiuntive all atto di una richiesta di traffico (vincoli dell utente, es. quantità di banda richiesta) In ogni possibile sorgente di traffico devono essere disponibili informazioni topologiche e attributi sui link per soddisfare le specifiche richieste L OSPF tradizionale distribuisce solamente informazioni topologiche Esistono delle estensioni (OSPF-TE) per permettere all OSPF di distribuire anche gli attributi legati alle risorse della rete (es. banda disponibile su ogni link) attraverso dei nuovi LSA detti Opaque-LSA 0

11 Opaque LSA Gli Opaque-LSA sono opachi ai meccanismi dell OSPF per la scelta dei percorsi più brevi e vengono utilizzati solamente per la distribuzione delle informazioni tramite l usuale tecnica del flooding Gli Opaque LSA utilizzati per il TE hanno l header comune agli altri LSA con Link State Type pari a 0. Il payload contiene una tripla TLV (Type, Lenght, Value) ed una o più sub-tlv Le sub-tlv contengono le informazioni relative agli attributi del link descritto dall Opaque-LSA Type ( bytes) Router address, link Value of TLV or sub-tlvs Length ( bytes) number of bytes in the Value field Value (variable) Link sub-tlv Gli attributi principali legati ai link della rete utili per l ingegneria del traffico sono» Una metrica aggiuntiva detta Traffic Engineering Metric» Banda Massima» Massima Banda Riservabile» Banda Disponibile» Colore

12 Funzionamento dell OSPF-TE Alla ricezione di un Opaque-LSA» viene aggiornato il Traffic Engineering Database» non è richiesto alcun calcolo per modificare le Routing Table» l Opaque-LSA viene rilanciato su tutte le interfacce di uscita secondo la tradizionale tecnica del flooding Le informazioni contenute nel TE-Database vengono utilizzate da un algoritmo di tipo CBR per la scelta di percorsi ottimi in base ai vincoli richiesti 3