ccna 1 modul 2 - podstawy sieci - egzamin.euegzamin.eu/teleinformatyk/pt/w5.pdf · uzgodnienia...

Algorytmy routingu

Kontynuacja wykładu…

Algorytmy routingu

Wektor odległości (distnace vector) (algorytm

Bellmana-Forda): Określa kierunek i odległość

do danej sieci.

Stan łącza (link state): Metoda najkrótszej

ścieżki – router tworzy i przechowuje bazy

danych dotyczących topologii partycji sieci, w

której się znajduje (zna wszystkie routery

pośrednie w drodze do celu).

Hybrydowy: Stanowi połączenia algorytmu

wektor odległości oraz stan łącza.

2

Wektor odległości (distance vector)

Routery wysyłają własne tablice routingu do sąsiadów, a ci

na podstawie otrzymanych informacji dokonują aktualizacji

swoich tablic routingu.

Każda sieć w tablicy routingu ma wektor zakumulowanej

odległości, który mówi jak daleko jest w danym kierunku do

wybranej sieci. Jeśli sieć jest bezpośrednio przyłączona do

routera to odległość wynosi 0.

Zmiana konfiguracji sieci pociąga za sobą konieczność

uaktualnienia tablic routingu, postępując krok po kroku od

routera do routera.

3

Wektor odległości (distance vector)

Problemy:

Pętle routingu: Pojawiają się, gdy zbieżność protokołu routingu jest zbyt wolna.

Liczenie do nieskończoności: występuje na skutek pojawienia się pętli routingu. Każde przejście pakietu przez kolejny router powoduje zwiększenie wektora odległości. Jeśli sieć docelowa jest niedostępna i pojawiła się pętla routingu, pakiet może krążyć w sieci w nieskończoność a wartość wektora odległości będzie rosła do nieskończoności.

Rozwiązania:

Maksymalna liczba skoków (metryka): Po osiągnięciu tej wartości sieć docelowa uważana jest za niedostępną.

Podzielony horyzont (split horizon): Informacje o trasie nie są wysyłane z powrotem do miejsca, z którego one pochodzą.

Liczniki wstrzymania: Gdy przybędzie informacja o niedostępności sieci uruchamiany jest licznik wstrzymania. Po upływie czasu wstrzymania sieć oznaczana jest jako niedostępna. Jeśli przed upływem czasu router otrzyma lepszą ofertę licznik wstrzymania jest usuwany i nowa ścieżka jest zapamiętywana. Jeśli otrzymana oferta będzie gorsza od istniejącej nic się nie dzieje.

4

Stan łącza (link state)

Metoda najkrótszej ścieżki – router tworzy

i przechowuje bazy danych dotyczących topologii

partycji sieci, w której się znajduje

(zna wszystkie routery pośrednie w drodze do celu).

Routing stanu łącza korzysta z:

Ogłoszeń stanu łącza LSA (Link State Advertisement);

Topologicznej bazy danych;

Algorytmu najkrótszej ścieżki - SPF (Shortest Path First);

Drzewa SPF;

Tablicy routingu ścieżek i portów prowadzących do sieci

docelowych.

5

Stan łącza (link state)

Problemy:

Przetwarzanie: Modyfikowanie tablicy routingu, wykorzystując protokół stanu łącza, wymaga dość skomplikowanych obliczeń.

Zapotrzebowanie na pamięć: Przechowywanie wszystkich informacji potrzebnych do tworzenia tablicy routingu wymaga dużej ilości pamięci.

Zapotrzebowanie na pasmo: Pierwotna operacja odkrywania struktury sieci wymaga wysłania dużej ilości pakietów LSA, co może obciążyć łącza sieci.W stanie zbieżności pakietów jest znacznie mniej.

Uaktualnianie stanu łącza: Aby routing działał prawidłowo (generacja prawidłowych tras) wszystkie routery muszą otrzymywać niezbędne(w prawidłowej kolejności) pakiety LSA.

Rozwiązanie:

Mechanizm stanu łącza:

Zmniejszenie liczby wysyłanych pakietów w stanie zbieżności.

Uaktualnienia mogą być wysyłane do grup. W grupie znajduje się jeden przedstawiciel, który przechowuje spójne dane o topologii sieci.

Wprowadzenie struktury hierarchicznej routerów (w dużych sieciach).

Wprowadzenie mechanizmów koordynacji uaktualnień: znaczniki czasu, mechanizmy starzenia i inne.

6

Hybrydowy

Stanowi połączenia algorytmu wektor

odległości oraz stan łącza.

Do wyznaczenia najlepszej trasy

wykorzystywany jest algorytm

wektor-odległość, jednak uaktualnienia

tabeli routingu następuje dopiero w wyniku

zmiany konfiguracji sieci.

7

Protokół RIP (Routing Information Protocol)

RIP został opracowany przez firmę Xerox Network

Systems. Swoją dużą popularność zawdzięcza

programowi (demonowi Unix’owemu) routed

opracowanemu w University of California w Berkeley.

Ponieważ routed wchodzi w skład wielu systemów

Unix’owych, stał się w sposób naturalny najczęściej

stosowanym programem tego typu.

Główne zadania realizowane przez routed:

Zapewnienie niesprzeczności informacji o trasach oraz

informacji o osiągalności między jednostkami;

Zapewnienie szybkiego rozgłaszania informacji o stanie i

konfiguracji sieci.

8


Protokół RIP jest implementacją algorytmu

wyznaczania tras wektor-odległość. Jednostki

uczestniczące w procesie podzielone są na dwie grupy:

Czynne: Jednostki oferujące informacje o trasach innym

jednostkom (są to wyłącznie routery). Rozgłaszanie odbywa się

co 30 sekund;

Bierne: Jednostki nasłuchujące informacji od jednostek

czynnych, same niczego nie oferują.

Zarówno jednostki czynne jak i bierne odbierają

rozgłaszane komunikaty i modyfikują własne tabele tras

(algorytm wektor-odległość).

9


Rozgłaszane komunikaty zawierają pary: adres sieci i

odległość do tej sieci.

Odległość w protokole RIP określa się używając liczby

etapów, która oznacza liczbę routerów, przez które

musi przejść pakiet, aby dotarł do omawianej podsieci

(łatwo się domyśleć, że minimalna liczba routerów nie

oznacza optymalnej, najszybszej drogi do celu).

W przypadku dużej ilości wymienianych informacji

mogłaby zaistnieć sytuacja częstych zmian tras,

dlatego trasy modyfikowane są tylko wtedy, gdy

jednostka uzyska lepszą ofertę.

10


Stosowane liczniki czasowe:

routing update timer (30 sekund): Częstotliwość

rozsyłania informacji o routingu;

route invalid timer (90 sekund): Czas po upływie,

którego możemy przypuszczać, że trasa jest

nieaktualna jeśli jednostka nie otrzyma ponowienia

jej oferty;

route flush timer (270 sekund): Czas po upływie,

którego nastąpi wykasowanie informacji o trasie

jeśli jednostka nie otrzyma ponowienia jej oferty.

11


Trzy główne problemy, z jakimi można się

spotkać korzystając z protokołu RIP:

Brak automatycznego wykrywania zapętleń w

trasowaniu;

Ograniczenie maksymalnej liczby etapów, jakie

przebywa komunikat do 16 w celu uniknięcia

niestabilności;

Powolna zbieżność lub naliczanie do

nieskończoności (dzięki ograniczeniu ilości etapów

do 16 częściowo rozwiązano ten problem).

12


Format komunikatów.

Wyróżniamy dwa główne typy komunikatów (ich struktura jest

dokładnie taka sama):

Komunikaty z informacjami o trasach;

Komunikaty z prośbami o informacje.

13

Typ pola Długość pola Funkcja

A 1 bajt KOMENDA – zapytanie lub odpowiedź o część lub całą tablicę routingu.

B 1 bajt NUMER WERSJI RIP

C 2 bajty POLE ZEROWE

D 2 bajty IDENTYFIKATOR SIECI – dla IP przyjmuje wartość 2.


E 4 bajty ADRES IP SIECI DOCELOWEJ



F 4 bajty METRYKA – liczba routerów na drodze do celu.

Uwaga: Pozycje od D do F mogą się powtórzyć do 25 razy.

Protokół OSPF (Open Shortest Path First)

Protokół OSPF jest oparty na algorytmie stanu łącza, został opracowany w grupie roboczej Internet Engineering Task Force.

Jak sama nazwa wskazuje protokół ten ma charakter otwarty tzn. każdy użytkownik ma dostęp do pełnej dokumentacji oraz może go implementować we własnych rozwiązaniach bez wnoszenia jakichkolwiek opłat licencyjnych.

Jest to jeden z nielicznych protokołów, które wykorzystują trasowanie zależne od typu obsługi. Można zdefiniować wiele tras prowadzących do tego samego celu. Wybór pomiędzy nimi będzie zależał od pola typ obsługi w nagłówku pakietu IP.

Jest to jeden z nielicznych protokołów, które wykorzystują mechanizm równomiernego obciążenia. Jeśli istnieje kilka tras o tym samym koszcie to ruch zostanie rozłożony równomiernie pomiędzy nimi.

14

Protokół OSPF (Open Shortest Path First)

Umożliwia podział zasobów sieci na niezależne obszary. Dzięki

temu wiele grup może brać razem udział przy wyznaczaniu tras.

Grupy mogą wewnętrznie dokonywać zmian topologii bez

informowania innych.

Umożliwia wybranie jednego routera zwanego wyróżnionym

routerem, który odpowiedzialny jest wysyłanie komunikatów o

wszystkich łączach i routerach w sieci za którą jest

odpowiedzialny.

Umożliwia wymianę informacji, które przybyły z innych ośrodków

(zewnętrznych). Format komunikatów pozwala odróżnić

informacje otrzymane z zewnętrznych obszarów od tych

wewnętrznych.

Przy wymianie informacji o routingu między urządzeniami

wymagane jest uwierzytelnianie.

15

Problemy w procesie routingu

16

Problem tzw. pętli routingu

(routing loops)

Konwergencja to zdolność routerów do szybkiego,

jednolitego (dokonanego przez wszystkie routery)

uzgodnienia optymalnych tras przesyłania informacji

w sieci. Nie docenienie wagi szybkości tego procesu

może spowodować, iż pojawią się drogi alternatywne

– pętle routingu (routing loops) powodujące

nieprawidłową pracę sieci.

Pętle routingu mogą wystąpić gdy niezgodne ze

sobą tablice routingu nie są należycie aktualizowane

z powodu wolnej konwergencji sieci

17

Problem tzw. pętli routingu (routing loops)

18

Problem: Nieskończone odliczanie

(Counting to Infinity)

19

Sieć 1, Odległość 6 Sieć 1, Odległość 7


Sieć 1 padła...

Pętle routingu zwiększają jedną z metryk wektora odległości

Rozwiązanie 1: Zdefinować maksymalną wartość

„nieskończoności”

20



Sieć 1 padła...Tablica routinguMaksymalna metryka : 16Sieć 1 jest nieosiągalna

Ustawienie wartości maksymalnej metryki jako „nieskończoności”

Rozwiązanie 2: „Podział horyzontu” - Split Horizon

21

Sieć 1 jest nieosiągalna

Router B nie powiadamia Router A o trasach do sieci 1

Sieć 1 padła ..

Router D nie powiadamia Router A o trasach do sieci 1

Rozwiązanie 3: „Zatrucie trasy” - Route Poisoning

22

Gdy Sieć 5 została wyłączona, Router E inicjuje mechanizm route poisoning poprzez wpisanie dla tej trasy w tablicy routingu metryki o

wartości 16 – SIEĆ NIEOSIĄGALNA

Rozwiązanie 4: Triggered Updates –

Wyzwalane aktualizacje

23

W tym podejściu routery wysyłają wiadomości jak tylko zauważą zmianę dotyczącą nieosiągalności sieci 10.4.0.0 w ich tablicy routingu

Rozwiązanie 5: Zegary

przetrzymania „Holddown Timers”

24

Aktualizacja po czasie wstrzymania




Sieć 1 nie działa

Wyłączono sieć 1, następnie włączono na chwilę i znów wyłączono

Odległość administracyjna

25

Cechy protokołu IGRP

26

Kompozycja metryk wykorzystywana do wyboru trasy

Szybkość jest podstawowym kryterium

Metryki protokołu IGRP

Pasmo przenoszenia (Bandwith) – Najniższa wartość pasma przenoszenia w danej trasie

Opóźnienie (Delay) – Skumulowane opóźnienie powstałe na interfejsach wzdłuż ścieżki

Niezawodność (Reliability) – Niezawodność połączenia w kierunku celu wyznaczana na podstawie pakietów „keepalive”

Obciążenie (Load) – Obciążenie łącza w kierunku celu bazujące na przepustowośći (bps)

27

W protokole IGRP jest wykorzystywana metryka złożona. Metryka ta jest

obliczana jako funkcja przepustowości, opóźnienia, obciążenia i niezawodności.

Domyślnie uwzględniana jest tylko przepustowość i opóźnienie. Pozostałe

parametry są brane pod uwagę tylko w przypadku odpowiedniego

skonfigurowania

Rodzaje tras IGRP : Interior, System,

& Exterior

28

System autonomiczny 1System

autonomiczny 22

Stabilność protokołu IGRP - Cechy

Liczniki

holddown,

Split horizon

Poison-reverse

updates

29

Zegar aktualizacji (update) określa, jak często

powinny być wysyłane komunikaty aktualizacji tras.

Wartością domyślną tej zmiennej w protokole IGRP

jest 90 sekund.

Zegar wykluczenia (invalid) określa, jak długo

router powinien czekać na nadejście komunikatów

aktualizacji dla danej trasy przed uznaniem jej za

nieprawidłową. Wartość domyślna tej zmiennej

w protokole jest równa trzykrotnej wartości okresu

aktualizacji.

Zegar przetrzymania (holddown) określa czas

ignorowania informacji o gorszych trasach. Wartość

domyślna tej zmiennej w protokole jest równa

trzykrotnej wartości okresu aktualizacji plus 10

sekund.

Zegar opróżnienia (flush) wskazuje, ile czasu

powinno upłynąć przed usunięciem trasy z tablicy

routingu. Wartością domyślną dla protokołu IGRP jest

siedmiokrotna wartość zegara aktualizacji routingu.

Technika VLSM … cdn…

30

Czym jest technika VLSM (Variable-Length

Subnet Mask) i dlaczego jest używana ?

31

Marnotrawstwo przestrzeni adresowej

32

Kiedy używać techniki VLSM ?

33

Obliczanie wartości podsieci z maskami VLSM

34

Przykład zastosowania VLSM

35

Cechy protokołu RIP v2

36

Porównanie protokołów RIP v1

i v2

37

EIGRP (ang. Enhanced Interior Gateway

Routing Protocol )

Opracowany przez Cisco w 1994.

Stanowi rozwinięcie idei protokołu IGRP.

Jest protokołem wektor-odległość

(hybrydowym).

Zapewnia szybszą, lepszą zbieżność

pracując przy tym bardziej wydajnie.

38

Porównanie EIGRP z IGRP

Kompatybilność: Możliwość współpracy z protokołem IGRP (w ramach tego samego systemu autonomicznego).

Wyznaczanie metryk: Obliczanie metryk jak w IGRP lecz wynik dodatkowo dzielony jest przez 256.

Maksymalna liczba skoków: IGRP - 255, EIGRP - 224

Wymiana informacji pomiędzy IGRP i EIGRP -automatycznie w obrębie tego samego systemu autonomicznego.

Oznaczanie tras - informacje o trasach pochodzące z innych protokołów niż EIGRP są oznaczane jako zewnętrzne (EX).

39

Tablice w EIGRP

EIGRP przechowuje informacje o trasach i topologii dzięki czemu może szybko i pewnie reagować na zmiany (podobnie jak OSPF).

Informacje dla EIGRP są przechowywane w trzech tablicach :

tablica sąsiadów;

tablica topologii;

tablica routingu.

40

Wykorzystanie tablic w EIGRP

41

EIGRP a inne protokoły wektor-odległość

EIGRP - do wyznaczania dobroci tras używa algorytmu wektor-odległość lecz podobnie jak protokoły stanu-łącza przechowuje bazę danych o sąsiadach, trasach i topologii.

Zalety EIGRP w porównaniu do prostych protokołów wektor-odległość typu RIP:

szybsza zbieżność;

lepsze (mniejsze) wykorzystanie pasma;

obsługa VLSM;

obsługa wielu protokołów routowalnych (IP, IPX, AppleTalk) dzięki mechanizmom PDM (Protocol-Dependent Modules).

42

Adresy Prywatne

43

NAT (Network Adress

Translation) Technologia NAT umożliwia ograniczenie liczby

publicznych adresów IP i wykorzystanie prywatnych adresów IP w sieciach wewnętrznych

NAT – Podstawowe pojęcia

Wewnętrzny adres lokalny – adres IP przypisany do hosta w sieci

wewnętrznej. Ten adres IP zazwyczaj nie jest przypisany przez

organizację InterNIC (ang. Internet Network Information Center) ani

dostawcę usług. Najczęściej jest to adres prywatny zgodny ze

standardem RFC 1918.

Wewnętrzny adres globalny – legalny adres IP przypisany przez

organizację InterNIC lub dostawcę usług. Adres ten reprezentuje dla

sieci zewnętrznych jeden lub więcej wewnętrznych, lokalnych

adresów IP.

Zewnętrzny adres lokalny – adres IP zewnętrznego hosta, który znany

jest hostom znajdującym się w sieci wewnętrznej.

Zewnętrzny adres globalny – adres IP przypisany do hosta w sieci

zewnętrznej. Ten adres przypisany jest przez właściciela hosta.

45

NAT - Cechy

Statyczna translacja NAT umożliwia utworzenie odwzorowania typu jeden-

do-jednego pomiędzy adresami lokalnymi i globalnymi.

Dynamiczna translacja NAT umożliwia mapowanie adresu prywatnego na

adres publiczny.

PAT - Cechy

W technologii PAT tłumaczone adresy są rozróżniane przy

użyciu unikatowych numerów portów źródłowych

powiązanych z globalnym adresem IP.

NAT – Korzyści

Eliminacja konieczności ponownego przypisania adresów IP do każdego

hosta po zmianie dostawcy usług internetowych (ISP). Użycie

mechanizmu NAT pozwala na uniknięcie zmiany adresów wszystkich

hostów, dla których wymagany jest dostęp zewnętrzny, a to wiąże się z

oszczędnościami czasowymi i finansowymi.

Zmniejszenie liczby adresów przy użyciu dostępnej w aplikacji funkcji

multipleksowania na poziomie portów. Gdy wykorzystywany jest

mechanizm PAT, hosty wewnętrzne mogą współużytkować pojedynczy

publiczny adres IP podczas realizacji wszystkich operacji wymagających

komunikacji zewnętrznej. W takiej konfiguracji do obsługi wielu hostów

wewnętrznych wymagana jest bardzo niewielka liczba adresów

zewnętrznych. Pozwala to zaoszczędzić adresy IP.

Zwiększenie poziomu bezpieczeństwa w sieci. Ponieważ w wypadku sieci

prywatnej nie są rozgłaszane wewnętrzne adresy ani informacje o

wewnętrznej topologii, sieć taka pozostaje wystarczająco zabezpieczona,

gdy dostęp zewnętrzny odbywa się z wykorzystaniem translacji NAT.48

Dziękuję za uwagę...

49

Koniec

ccna 1 modul 2 - podstawy sieci - egzamin.euegzamin.eu/teleinformatyk/pt/w5.pdf · uzgodnienia...

Documents