INSTRADAMENTO IN INSTRADAMENTO IN INTERNETINTERNET

Determinare il percorso che un Determinare il percorso che un datagramma seguirà dall’origine datagramma seguirà dall’origine alla destinazionealla destinazione

I protocolli d’instradamento I protocolli d’instradamento intra-ASintra-AS sono noti come sono noti come protocolli gateway protocolli gateway

interni (interni (IGPIGP))

I protocolli intra-AS più comuni sono:I protocolli intra-AS più comuni sono:

RIPRIP: routing information protocol: routing information protocol

OSPFOSPF: open shortest path first: open shortest path first

Il protocollo Il protocollo inter-ASinter-AS più comune è: più comune è:

BGPBGP: border gateway protocol: border gateway protocol

ASAS (sistema autonomo): insieme di router sotto lo (sistema autonomo): insieme di router sotto lo stesso controllo amministrativo e tecnico, che stesso controllo amministrativo e tecnico, che eseguono lo stesso protocollo d’instradamentoeseguono lo stesso protocollo d’instradamento

RIPRIP (Routing Information Protocol) (Routing Information Protocol)

E’ un protocollo a vettore distanza che E’ un protocollo a vettore distanza che utilizza gli hop come metrica di costo (tutti utilizza gli hop come metrica di costo (tutti i collegamenti hanno costo unitario)i collegamenti hanno costo unitario)

HOPHOP: numero di sottoreti attraversate lungo il percorso : numero di sottoreti attraversate lungo il percorso minimo dal router origine alla sottorete di minimo dal router origine alla sottorete di destinazione, includendo quest’ultima (max 15 hop)destinazione, includendo quest’ultima (max 15 hop)

ESEMPIOESEMPIO

DDCC

BBAAuu vv

ww

xx

yyzz

destinazione hopdestinazione hop u 1u 1 v 2v 2 w 2w 2 x 3x 3 y 3y 3 z 2z 2

Dal router A alle varie sottoreti:

Annunci RIPAnnunci RIP

• In RIP, i router adiacenti si scambiano gli In RIP, i router adiacenti si scambiano gli aggiornamenti d’instradamento ogni 30 secondi aggiornamenti d’instradamento ogni 30 secondi circa utilizzando un messaggio di risposta RIP,circa utilizzando un messaggio di risposta RIP, noto anche come noto anche come annuncio RIPannuncio RIP..

• Ogni messaggio contiene un elenco Ogni messaggio contiene un elenco comprendente fino a 25 sottoreti di destinazione comprendente fino a 25 sottoreti di destinazione all’interno del sistema autonomo nonché la all’interno del sistema autonomo nonché la distanza del mittente rispetto a ciascuna di tali distanza del mittente rispetto a ciascuna di tali sottoreti.sottoreti.

Ciascun router ha unaCiascun router ha una TABELLA D’INSTRADAMENTOTABELLA D’INSTRADAMENTO

include il vettore distanza e la tabella d’inoltroinclude il vettore distanza e la tabella d’inoltro

Sottorete destin.Sottorete destin. Router successivoRouter successivo Numero di hop verso Numero di hop verso la dest.la dest. ww AA 22

yy BB 22 zz BB 77

xx ---- 11…….. ….…. ........

ww xx yyzz

AA

CC

DD BB

Tabella d’instradamento nel router D.Tabella d’instradamento nel router D.

D riceve da A l’annuncio che z passando per C e D riceve da A l’annuncio che z passando per C e non per B compie un percorso più brevenon per B compie un percorso più breve

Sottorete destin. Router successivo Numero di hop verso Sottorete destin. Router successivo Numero di hop verso la dest.la dest. ww AA 22

yy BB 22 zz B AB A 7 57 5

xx ---- 11…….. ….…. ........Tabella d’instradamento nel router D.

ww xx yyzz

AA

CC

DD BB

Dest Next hopDest Next hop ww - 1 - 1 xx - 1 - 1 zz C 4 C 4 … ….. … ... … ...

Notifica dalNotifica dalrouter A.router A.

RIP: guasto sul collegamento e RIP: guasto sul collegamento e recuperorecupero

Se un router non riceve notizie dal suo vicino per Se un router non riceve notizie dal suo vicino per 180 sec, il nodo adiacente/il collegamento viene 180 sec, il nodo adiacente/il collegamento viene considerato spento o guasto. considerato spento o guasto. – RIP modifica la tabella d’instradamento localeRIP modifica la tabella d’instradamento locale– Propaga l’informazione mandando annunci ai Propaga l’informazione mandando annunci ai

router vicini.router vicini.– I vicini inviano nuovi messaggi (se la loro tabella I vicini inviano nuovi messaggi (se la loro tabella

d’instradamento è cambiata). d’instradamento è cambiata). – L’informazione che il collegamento è fallito si L’informazione che il collegamento è fallito si

propaga rapidamente su tutta la rete. propaga rapidamente su tutta la rete. – L’utilizzo dell’inversione avvelenata evita i loopL’utilizzo dell’inversione avvelenata evita i loop

Inversione avvelenataInversione avvelenataModifica dei costi:Modifica dei costi:• problema dell’instradamento ciclico! problema dell’instradamento ciclico! • 44 iterazioni prima che l’algoritmo 44 iterazioni prima che l’algoritmo

di stabilizzidi stabilizzixx zz

1144

55

yy6060

5050

Inversione avvelenata:Inversione avvelenata:

Se Z instrada tramite Y per Se Z instrada tramite Y per giungere alla destinazione X, giungere alla destinazione X, allora Z avvertirà Y che la sua allora Z avvertirà Y che la sua distanza verso X è infinita (così distanza verso X è infinita (così Y non tenterà mai d’instradare Y non tenterà mai d’instradare verso X passando per Z)verso X passando per Z)

Implementazione di RIPImplementazione di RIP

• Un processo chiamato routed esegue RIP, Un processo chiamato routed esegue RIP, ossia mantiene le informazioni ossia mantiene le informazioni d’instradamento (tabelle d’inoltro) e scambia d’instradamento (tabelle d’inoltro) e scambia messaggi con i processi routed nei router messaggi con i processi routed nei router vicini.vicini.

• Poiché RIP viene implementato come un Poiché RIP viene implementato come un processo a livello di applicazione, può inviare processo a livello di applicazione, può inviare e ricevere messaggi su una socket standard e ricevere messaggi su una socket standard e utilizzare un protocollo di trasporto standard e utilizzare un protocollo di trasporto standard (UDP).(UDP).

Implementazione di RIPImplementazione di RIP

fisicofisicocollegamentocollegamento

rete tabelle rete tabelle (IP) d’inoltro(IP) d’inoltro

trasportotrasporto (UDP)(UDP)

instradatoinstradato

fisicofisicocollegamentocollegamento

reterete (IP)(IP)

trasportotrasporto (UDP)(UDP)

instradatoinstradato

tabelletabelled’inoltrod’inoltro

OSPFOSPF (Open Shortest Path First) (Open Shortest Path First)• ““open”: le specifiche del protocollo sono pubblicamente open”: le specifiche del protocollo sono pubblicamente

disponibili (non avviene in IGRP di Cisco).disponibili (non avviene in IGRP di Cisco).

• È un protocollo a stato del collegamento:È un protocollo a stato del collegamento: – Invia messaggi OSFP all’intero sistema autonomo, utilizzando il Invia messaggi OSFP all’intero sistema autonomo, utilizzando il

flooding (inondazione)flooding (inondazione)– Utilizza l’algoritmo di Dijkstra per la determinazione del percorso a Utilizza l’algoritmo di Dijkstra per la determinazione del percorso a

costo minimo.costo minimo.

• Con OSPF, ogni volta che si verifica un cambiamento nello Con OSPF, ogni volta che si verifica un cambiamento nello stato di un collegamento, il router manda informazioni stato di un collegamento, il router manda informazioni d’instradamento a d’instradamento a tuttitutti gli altri router nel sistema autonomo. gli altri router nel sistema autonomo. Inoltre invia periodicamente lo stato dei collegamenti Inoltre invia periodicamente lo stato dei collegamenti (almeno ogni 30 minuti), anche se questo non è cambiato.(almeno ogni 30 minuti), anche se questo non è cambiato.

OSPFOSPF concepito per succedere a concepito per succedere a RIPRIP

VantaggiVantaggi di OSPF (non in RIP): di OSPF (non in RIP):

• SicurezzaSicurezza: gli scambi tra router sono autenticati: : gli scambi tra router sono autenticati: solo quelli fidati possono prendere parte al solo quelli fidati possono prendere parte al protocollo OSPF in un sistema autonomo, evitando protocollo OSPF in un sistema autonomo, evitando che malintenzionati immettano informazioni errate che malintenzionati immettano informazioni errate nelle tabelle dei routernelle tabelle dei router

• Percorsi con lo stesso costoPercorsi con lo stesso costo: quando più percorsi : quando più percorsi verso una destinazione hanno lo stesso costo, verso una destinazione hanno lo stesso costo, OSPF consente di usarli senza doverne scegliere OSPF consente di usarli senza doverne scegliere uno, come invece avveniva in RIPuno, come invece avveniva in RIP

Altri vantaggi di OSPF:Altri vantaggi di OSPF:

• Supporto integrato per l’instradamento Supporto integrato per l’instradamento unicast e multicast.unicast e multicast.– Per consentire l’instradamento multicast Per consentire l’instradamento multicast

viene impiegato MOSPF (OSPF viene impiegato MOSPF (OSPF multicast)multicast) che utilizza il database di che utilizza il database di collegamenti OSPF. collegamenti OSPF.

• Supporto alle gerarchie in un dominio Supporto alle gerarchie in un dominio d’instradamento.d’instradamento.

OSPFOSPF strutturato gerarchicamentestrutturato gerarchicamente• Gerarchia su due livelli: area locale, dorsale.Gerarchia su due livelli: area locale, dorsale.

– Messaggi solo all’interno dell’areaMessaggi solo all’interno dell’area– Ciascun nodo ha una sua area; conosce solo la direzione (shortest Ciascun nodo ha una sua area; conosce solo la direzione (shortest

path) verso le reti nelle altre areepath) verso le reti nelle altre aree

• Router interni: Router interni: si trovano in aree non dorsali ed effettuano si trovano in aree non dorsali ed effettuano soltanto instradamento interno al sistema autonomo.soltanto instradamento interno al sistema autonomo.

• Router di confine d’area: Router di confine d’area: appartengono sia a un’area appartengono sia a un’area generica sia alla dorsale.generica sia alla dorsale.

• Router di dorsale:Router di dorsale: effettuano l’instradamento all’interno effettuano l’instradamento all’interno della dorsale, ma non sono router di confine.della dorsale, ma non sono router di confine.

• Router di confine:Router di confine: scambiano informazioni con i router di scambiano informazioni con i router di altri sistemi autonomi.altri sistemi autonomi.

OSPFOSPF strutturato gerarchicamentestrutturato gerarchicamente

BGPBGP (Border gateway protocol) (Border gateway protocol)• BGP mette a disposizione di ciascun AS un BGP mette a disposizione di ciascun AS un

modo per:modo per:1.1. ottenere informazioni sulla raggiungibilità delle ottenere informazioni sulla raggiungibilità delle

sottoreti da parte di AS confinantisottoreti da parte di AS confinanti2.2. propagare le informazioni di raggiungibilità a tutti i propagare le informazioni di raggiungibilità a tutti i

router interni di un ASrouter interni di un AS3.3. determinare percorsi “buoni” verso le sottoreti sulla determinare percorsi “buoni” verso le sottoreti sulla

base delle informazioni di raggiungibilità e delle base delle informazioni di raggiungibilità e delle politiche dell’ASpolitiche dell’AS

• BGP consente a ciascuna sottorete di BGP consente a ciascuna sottorete di comunicare la propria esistenza al resto di comunicare la propria esistenza al resto di Internet. Internet.

Fondamenti di BGPFondamenti di BGP

• In BGP coppie di router si scambiano In BGP coppie di router si scambiano informazioni d’instradamento su informazioni d’instradamento su connessioni connessioni TCPTCP semi-permanenti usando semi-permanenti usando la porta 179.la porta 179.

• Generalmente c’è una connessione TCP Generalmente c’è una connessione TCP per ciascun collegamento che connette per ciascun collegamento che connette direttamente due router in due diversi direttamente due router in due diversi sistemi autonomi.sistemi autonomi.

Esistono, però, anche connessioni TCP semi- Esistono, però, anche connessioni TCP semi- permanenti tra router interni ai sistemi autonomi permanenti tra router interni ai sistemi autonomi

Fondamenti di BGPFondamenti di BGP• I router ai capi di una connessione TCP sono I router ai capi di una connessione TCP sono

chiamati chiamati peer BGPpeer BGP, e la connessione TCP con , e la connessione TCP con tutti i messaggi BGP che vi vengono inviati è tutti i messaggi BGP che vi vengono inviati è detta detta sessione BGPsessione BGP..

• Nel caso in cui questa convoglia due sistemi Nel caso in cui questa convoglia due sistemi autonomi viene detta sessione BGP esterna, autonomi viene detta sessione BGP esterna, eBGP, mentre quella tra router dello stesso eBGP, mentre quella tra router dello stesso sistema autonomo è chiamata sessione BGP sistema autonomo è chiamata sessione BGP interna, iBGP.interna, iBGP.

• Le linee di sessione BGP non sempre Le linee di sessione BGP non sempre corrispondono ai collegamenti fisici.corrispondono ai collegamenti fisici.

• Collegamenti fisiciCollegamenti fisici

• Linee di sessione BGPLinee di sessione BGP

3b

1d

3a1c

2aAS3

AS1AS21a

2c2b

1b

3c

3b

1d

3a1c

2aAS3

AS1

AS21a

2c2b

1b

3c

Sessione eBGPSessione iBGP

Annunciazione di Annunciazione di prefissiprefissi

• In BGP, le destinazioni non sono host, ma In BGP, le destinazioni non sono host, ma piuttosto prefissi, che rappresentano una piuttosto prefissi, che rappresentano una sottorete o una collezione di sottoreti.sottorete o una collezione di sottoreti.

• Quando un sistema autonomo annuncia Quando un sistema autonomo annuncia un prefisso ad un altro, sta in realtà un prefisso ad un altro, sta in realtà promettendo che inoltrerà i datagrammi su promettendo che inoltrerà i datagrammi su un percorso verso il prefisso cui sono un percorso verso il prefisso cui sono destinati.destinati.

Esempio prefissiEsempio prefissi Ad AS2 sono connesse 138.16.64/24, 138.16.65/24, 138.16.66/24, Ad AS2 sono connesse 138.16.64/24, 138.16.65/24, 138.16.66/24, 138.16.67/24.138.16.67/24. AS2 può aggregare i prefissi e usare BGP per annunciare il singolo AS2 può aggregare i prefissi e usare BGP per annunciare il singolo prefisso 138.16.64/22 ad AS1prefisso 138.16.64/22 ad AS1

10001010.00010000.0100000010001010.00010000.0100000010001010.00010000.01000001 10001010.00010000.01000010001010.00010000.01000001 10001010.00010000.010000000010001010.00010000.0100001010001010.00010000.0100001010001010.00010000.0100001110001010.00010000.01000011

3b

1d

3a1c

2aAS3

AS1

AS21a

2c2b

1b

3c

Come BGP Come BGP distribuiscedistribuisce le le informazioniinformazioni

• In una sessione eBGP tra i gateway 3a e 1c, AS3 invia ad In una sessione eBGP tra i gateway 3a e 1c, AS3 invia ad AS1 la lista di prefissi raggiungibili. AS1 la lista di prefissi raggiungibili.

• 1c utilizza le proprie sessioni iBGP per distribuire i prefissi agli 1c utilizza le proprie sessioni iBGP per distribuire i prefissi agli altri router del sistema autonomo. altri router del sistema autonomo.

• Anche AS1 e AS2 si scambiano informazioni sulla Anche AS1 e AS2 si scambiano informazioni sulla raggiungibilità dei prefissi attraverso i propri gateway 1b e 2a.raggiungibilità dei prefissi attraverso i propri gateway 1b e 2a.

• Quando un router viene a conoscenza di un nuovo prefisso, lo Quando un router viene a conoscenza di un nuovo prefisso, lo memorizza in una nuova riga della propria tabella d’inoltro.memorizza in una nuova riga della propria tabella d’inoltro.

3b

1d

3a1c

2aAS3

AS1

AS21a

2c2b

1b

3c

Attributi del percorso e rotte BGPAttributi del percorso e rotte BGP• Quando un router annuncia un prefisso per una Quando un router annuncia un prefisso per una

sessione BGP, include anche un certo numero di sessione BGP, include anche un certo numero di attributi BGPattributi BGP.. – prefisso + attributi = “rotta”prefisso + attributi = “rotta”

• Due dei più importanti attributi sono:Due dei più importanti attributi sono:– AS-PATH:AS-PATH: elenca i sistemi autonomi attraverso i quali è passato elenca i sistemi autonomi attraverso i quali è passato

l’annuncio del prefisso: AS 67 AS 17 l’annuncio del prefisso: AS 67 AS 17 – NEXT-HOP:NEXT-HOP: quando si deve inoltrare un pacchetto tra due quando si deve inoltrare un pacchetto tra due

sistemi autonomi, questo potrebbe essere inviato su uno dei vari sistemi autonomi, questo potrebbe essere inviato su uno dei vari collegamenti fisici che li connettono direttamente. Quindi se ci collegamenti fisici che li connettono direttamente. Quindi se ci sono più collegamenti fisici tra i due sistemi, ne sceglie uno.sono più collegamenti fisici tra i due sistemi, ne sceglie uno.

• Quando un router gateway riceve un annuncio di rotta, Quando un router gateway riceve un annuncio di rotta, utilizza le proprie utilizza le proprie politiche d’importazionepolitiche d’importazione per decidere per decidere se accettare o filtrare la rotta nel caso ne conosca una se accettare o filtrare la rotta nel caso ne conosca una migliore.migliore.

Selezione dei percorsiSelezione dei percorsi BGP BGP• Un router può ricavare più di una rotta verso un Un router può ricavare più di una rotta verso un

determinato prefisso, e deve quindi sceglierne determinato prefisso, e deve quindi sceglierne una.una.

• Regole di eliminazione:Regole di eliminazione:1.1. Alle rotte viene assegnato come attributo un valore di Alle rotte viene assegnato come attributo un valore di

preferenza locale, che potrebbe esser stato impostato preferenza locale, che potrebbe esser stato impostato direttamente o appreso dal router. Si tratta di una scelta direttamente o appreso dal router. Si tratta di una scelta che è lasciata all’amministratore di rete del sistema che è lasciata all’amministratore di rete del sistema autonomo. Si selezionano quindi le rotte con i più alti valori autonomo. Si selezionano quindi le rotte con i più alti valori di preferenza locale.di preferenza locale.

2.2. Si seleziona la rotta con valore AS-PATH più breve.Si seleziona la rotta con valore AS-PATH più breve.3.3. Si seleziona quella il cui router di NEXT-HOP è più vicino, Si seleziona quella il cui router di NEXT-HOP è più vicino,

cioè quello che presenta il percorso con costo minore, cioè quello che presenta il percorso con costo minore, determinato dall’algoritmo intra-AS (instradamento determinato dall’algoritmo intra-AS (instradamento a a patata bollente)patata bollente)..

4.4. Se rimane ancora più di una rotta, il router si basa sugli Se rimane ancora più di una rotta, il router si basa sugli identificatori BGP.identificatori BGP.

MessaggiMessaggi BGP BGP• I messaggi BGP vengono scambiati attraverso TCP.I messaggi BGP vengono scambiati attraverso TCP.• Messaggi BGP:Messaggi BGP:

– OPEN:OPEN: apre la connessione TCP e autentica il apre la connessione TCP e autentica il mittentemittente

– UPDATE:UPDATE: annuncia il nuovo percorso (o cancella annuncia il nuovo percorso (o cancella quello vecchio)quello vecchio)

– KEEPALIVEKEEPALIVE mantiene la connessione attiva in mantiene la connessione attiva in mancanza di UPDATEmancanza di UPDATE

– NOTIFICATION:NOTIFICATION: riporta gli errori del precedente riporta gli errori del precedente messaggio; usato anche per chiudere il messaggio; usato anche per chiudere il collegamento.collegamento.

Politiche d’instradamento BGPPolitiche d’instradamento BGP

A,B,C,x,w,y sono sistemi autonomiA,B,C,x,w,y sono sistemi autonomiA,B,C sono reti di provider di dorsale.A,B,C sono reti di provider di dorsale.x,w,y sono reti stubx,w,y sono reti stubx è una rete stub a più domicili in quanto è legato a due x è una rete stub a più domicili in quanto è legato a due provider (B,C)provider (B,C)

x non vuole che il traffico da B a C passi attraverso di x non vuole che il traffico da B a C passi attraverso di luilui... e così x non annuncerà a B la rotta verso C... e così x non annuncerà a B la rotta verso C

Politiche d’instradamento BGPPolitiche d’instradamento BGP

A annuncia a B del percorso AW.A annuncia a B del percorso AW.B annuncia a X del percorso BAW. B annuncia a X del percorso BAW. B deve annunciare a C del percorso BAW?B deve annunciare a C del percorso BAW?

Certo che no! B non ha nessun “interesse” nella rotta Certo che no! B non ha nessun “interesse” nella rotta CBAW poiché né W né C sono clienti di BCBAW poiché né W né C sono clienti di BB vuole costringere C ad instradare verso W B vuole costringere C ad instradare verso W attraverso Aattraverso AB vuole instradare B vuole instradare solo solo da/verso i suoi clienti!da/verso i suoi clienti!

Differenza tra inter-AS e intra-ASDifferenza tra inter-AS e intra-ASPolitiche:Politiche: • Inter-AS: il controllo amministrativo desidera avere Inter-AS: il controllo amministrativo desidera avere

il controllo su come il traffico viene instradato e su il controllo su come il traffico viene instradato e su chi instrada attraverso le sue reti.chi instrada attraverso le sue reti.

• Intra-AS: unico controllo amministrativo, e di Intra-AS: unico controllo amministrativo, e di conseguenza le questioni di politica hanno un conseguenza le questioni di politica hanno un ruolo molto meno importante nello scegliere le ruolo molto meno importante nello scegliere le rotte interne al sistemarotte interne al sistema

Prestazioni:Prestazioni: • Intra-AS: orientato alle prestazioniIntra-AS: orientato alle prestazioni• Inter-AS: le politiche possono prevalere sulle Inter-AS: le politiche possono prevalere sulle

prestazioniprestazioni