Routing IGP (Interior Gateway Protocol)

1. Wprowadzenie Trasowanie (ang. routing, ruting, rutowanie) – wyznaczanie trasy i wysłanie nią pakietu danych w sieci komputerowej. Urządzenie węzłowe, w którym kształtowany jest ruch sieciowy, nazywane jest routerem – jego rolę może pełnić np. komputer stacjonarny czy oddzielne dedykowane urządzenie. Pakiety przesyłane przez sieć opatrzone są adresem nadawcy i odbiorcy. Zadaniem routerów jako węzłów pośrednich między nadawcą a odbiorcą jest przesłanie pakietów do celu po jak najlepszej ścieżce. Typowy router bierze pod uwagę tylko informacje z nagłówka IP, czyli sprawdza tylko informacje z warstwy sieci (trzeciej) modelu OSI. Obowiązkiem routera IP przy przekazywaniu pakietu dalej do celu jest obniżenie o jeden wartości TTL (ang Time To Live, czas życia). Datagram IP, który trafia do routera z wartością 1 (a zostanie ona zmniejszona na tym routerze do 0) w polu TTL zostanie utracony, a do źródła router odsyła datagram ICMP z kodem TTL Exceeded. Routery utrzymują tablice trasowania, na podstawie których kierują pakiety od określonych nadawców do odbiorców, bądź kolejnych routerów. Tablica może być budowana statycznie (trasowanie statyczne) lub dynamicznie (protokoły trasowania dynamicznego, takie jak RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP, IS-IS). Trasowanie ma na celu możliwie najlepiej (optymalnie) dostarczyć pakiet do celu. Pierwotnie jedynym kryterium wyboru było posiadanie jak najdokładniejszej trasy do celu, ale obecnie protokoły trasowania mogą uwzględniać podczas wyboru trasy również takie parametry jak priorytet pakietu (standardy ToS/DSCP), natężenie ruchu w poszczególnych segmentach sieci itp. W przypadku trasowania brzegowego (wykorzystującego BGP) w Internecie wybór trasy jest silnie związany z polityką poszczególnych dostawców (i zawartymi między nimi umowami o wymianie ruchu) i bywa daleki od optymalnego. Metryka trasowania jest wartością używaną przez algorytmy trasowania do określenia, która trasa jest lepsza. Brane są pod uwagę: szerokość pasma, opóźnienie, liczba przeskoków, koszt ścieżki, obciążenie, MTU, niezawodność, koszt komunikacji. Tylko najlepsze trasy przechowywane są w tablicach trasowania, podczas gdy inne mogą być przechowywane w bazach danych. Jeśli router korzysta z mechanizmów równoważenia obciążenia (ang. load balancing), w tablicy trasowania może wystąpić kilka najlepszych tras. Router będzie je wykorzystywał równolegle, rozpraszając obciążenie równomiernie pomiędzy trasami.

2. Systemy autonomiczne System autonomiczny (ang. Autonomous System, AS) to zbiór prefiksów (adresów sieci IP) pod wspólną administracyjną kontrolą, w którym utrzymywany jest spójny schemat trasowania (ang. routing policy). Oryginalna definicja zawarta w RFC 1771 ↓ odnosi się do sieci lub grupy sieci opartych na protokole IP, lecz została później zmieniona w RFC 1930 ↓. AS jest wykorzystywany w protokołach trasowania dynamicznego, głównie w BGP. Administrator przy konfiguracji routera podaje numer AS (ang. Autonomous System Number ASN), w którym działa dany protokół. W następnym kroku podaje adresy sieci, które są wykorzystywane przez protokół trasowania do wymiany informacji z innymi routerami w danym obszarze AS. Pierwotnie numery AS mieściły się w dwóch bajtach, co ograniczało pojemność systemu do 65536, przy czym zakres od 64512 do 65534 zarezerwowano do celów prywatnych. W 2007 roku RFC 4893 ↓ wprowadziło 4-bajtowe numery AS znacznie zwiększając dostępną pulę. W tej chwili aktywnych jest około 40.000 różnych numerów AS, w zdecydowanej większości 2-bajtowych z oryginalnej puli.

3. Protokoły routingu

Wewnętrzne protokoły trasowania (zwane również protokołami bramy wewnętrznej – IGP, ang. Interior Gateway Protocol) – używane do wymiany informacji o trasach w pojedynczym systemie autonomicznym. Przykłady:

o IGRP/EIGRP (Interior Gateway Routing Protocol / Enhanced IGRP) o OSPF (Open Shortest Path First) o RIP (Routing Information Protocol) o IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)

Zewnętrzne protokoły trasowania (zwane również protokołami bramy zewnętrznej – EGP, ang. Exterior Gateway Protocol) – używane do wymiany informacji o trasach pomiędzy różnymi systemami autonomicznymi. Przykłady:

o EGP (Exterior Gateway Protocol – obecnie przestarzały) o BGP (Border Gateway Protocol)

Protokoły trasowania multicastowego – wykorzystywane do wymiany informacji między routerami jak przenosić ruch multicastowy. Przykład:

o DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)

4. Typy urządzeń routujących Routery segmentu SOHO – (ang. Small office home office) – routery przeznaczone do użytku w małych sieciach lokalnych (małe firmy, użytek domowy), zwykle do kilkunastu hostów. Integrują zwykle funkcję bezprzewodowego punktu dostępowego, switcha (4 lub 8 portowego) umożliwiającego połączenie kablowe, oraz routera zapewniającego dostęp do sieci zewnętrznej. Używane zwykle jako kontrolery sieci NAT połączone z DHCP. Schemat instalacji: Przykładowe urządzenia:

Przykładowe modele: Planet WDRT-731U, D-Link DIR-841, TP-Link TL-WDR4300, Ubiquiti AirROUTER HP, Linksys WRT3200ACM Routery segmentu EDGE – (ang. brzegowy) – routery przeznaczone do wyprowadzania ruchu z sieci lokalnych i łączenia ich z innymi lokalnymi sieciami odległymi poprzez mechanizmy VPN oraz z siecią rozległą WAN. Rozszerzają funkcjonalności routerów SOHO i charakteryzują się większą wydajnością. Mogą być wykorzystywane w celu realizacji następujących funkcjonalności:

Routing między VLANami

NAT

Połączenia VPN z sieciami odległymi

Połączenia z WAN

Filtrowanie ruchu (access list, vlan separation, access controll)

DHCP

Schemat instalacji: Przykładowe urządzenia:

Przykładowe modele: Cisco seria 2000 (2811, 2821), Juniper seria J, Ubiquiti ER-8 Routery segmentu CORE- (ang. rdzeń/szkielet) – routery warstwy szkieletowej przeznaczone do realizacji trasowania w sieciach rozległych (WAN). Obsługują transmisje różnymi typami łączy przy bardzo dużej wydajności sprzętowej i wysokich przepustowościach transmisji.

Schemat instalacji: Przykładowe urządzenia:

Przykładowe modele: Cisco serie 12000, 9000, 7600, Juniper seria M

5. Zarządzanie sprzętem sieciowym CISCO

IOS (ang. Internetwork Operating System) – system operacyjny opracowany przez firmę Cisco. System ten pracuje na większości urządzeń produkowanych przez Cisco takich jak routery, przełączniki itp. W systemie IOS interakcja z użytkownikiem realizowana jest poprzez interfejs wiersza poleceń (CLI, ang. command line interface). Obsługa więc jest bardzo podobna do stosowanej w systemie operacyjnym DOS czy wierszu poleceń systemu Microsoft Windows. Uzupełnianie poleceń:

IOS oferuje opcję uzupełniania niekompletnego polecenia (po naciśnięciu klawsza „Tab”), np. „sh”

zostanie uzupełnione do „show”.

Jeśli po naciśnięciu klawisza „Tab” polecenie nie zostaje uzupełnione to może znaczyć że: a) Została popełniona literówka przy jego wpisywaniu b) Dane polecenie jest dostępne z innego trybu dostępu/konfiguracji (patrz poniżej)

c) Początek jest niejednoznaczny (jest wiele komend rozpoczynających się na taki prefix), należy uzupełnić kolejne litery do momentu, gdy prefix będzie jednoznaczny. Listę dostępnych komend w ramach danego prefixu można uzyskać wpisując po prefixie znak pytajnika „?” (bez entera). Np. „s?” wypisze „show set slip ssh systat”.

Skrótowe wersje poleceń: Większość poleceń nie musi być wpisywana w całości. Można używać wersji skrótowych. Np.: polecenie „sh run” zostanie zinterpretowane jako „show running-config”

Poziomy dostępu, tryby konfiguracji: IOS oferuje dwa poziomy dostępu do poleceń:

1. Tryb użytkownika (ang. User Exec Mode) – brak możliwości konfiguracji urządzenia. W tym trybie standardowo uruchamia się router. Linia poleceń wygląda wtedy następująco: Router>

2. Tryb uprzywilejowany (ang. Privileged Exec Mode) – możliwość konfiguracji urządzenia. Z trybu uprzywilejowanego mamy dostęp do trybu ogólnej konfiguracji i w dalszej kolejności do trybu szczegółowej konfiguracji. Aby przejść z trybu użytkownika do trybu uprzywilejowanego należy wykonać polecenie: Router>enable

Po wykonaniu polecenia (przejściu w tryb uprzywilejowany), linia komend wygląda następująco: Router#

W trybie uprzywilejowanym mamy możliwość przejść do kolejnych trybów konfiguracji:

1. Przejście z trybu uprzywilejowanego w ogólny tryb konfiguracji

Router#configure terminal (lub skrótowo „conf t”) Router(config)#

2. Przejście z trybu konfiguracji w tryb konfiguracji interfejsu Router(config)#interface FastEthernet 0/0 Router(config-if)# (jako parametr należy podać identyfikator interfejsu, który ma być konfigurowany – opisy interfejsów poniżej)

3. Przejście z trybu konfiguracji w tryb konfiguracji routingu Router(config)#router eigrp 1234

Router(config-router)#

Jako parameter należy podać typ protokołu routingu i jego ewentualne dodatkowe parametry

Aby opuścić poszczególne tryby konfiguracji należy użyć polecenia „exit” – przenosi do „poprzedniego poziomu” Opisy interfejsów: Na opis intefejsu składają się: typ interfejsu nr_modułu/nr_karty/nr_interfejsu gdzie nr_modułu oraz nr_karty może być pominięty Indeksacja interfejsów w routerach CISCO (3 warstwa OSI) rozpoczyna się od wartości 0.

serial 2/1/0 - pierwszy interfejs szeregowy w drugiej karcie trzeciego modułu routera

s 0/0 – pierwszy interfejs szeregowy w pierwszej karcie routera (s – wersja skrótowa od „serial”)

fa 1/0 – pierwszy interfejs FastEthernet drugiej karty routera (fa – skrót od „FastEthernet”)

FastEthernet 0 – pierwszy interfejs FastEthernet rutera

GigabitEthernet 0/0 – pierwszy interfejs GigabitEthernet pierwszej karty routera

gi 0 – j.w. (gi – skrót od GigabitEthernet)

Najważniejsze komendy systemu IOS: Należy zwrócić uwagę, w jakim trybie konfiguracji powinny być uruchamiane poszczególne komendy (patrz wyżej – „Poziomy dostępu/tryby konfiguracji”)

Router(config-if)#ip address 205.205.7.1 255.255.255.0 – ustawienie adresu IP i

maski dla konfigurowanego interfejsu

Router(config-if)#no shutdown – włączenie interfejsu („no” powoduję „inwersję”

następującej po nim komendy)

Router(config)#hostname b5 – zmiana nazwy routera

Router(config)#ip routing – włączenie mechanizmu routowania

Router(config)#router eigrp 1234 – konfiguracja protokołu routowania EIGRP dla

systemu autonomicznego o numerze 1234

Komendy diagnostyczne W większości komendy diagnostyczne należy uruchamiać w trybie uprzywilejowanym, na jego

najwyższym poziomie (Router# ). Nie działają w trybach konfiguracji (ogólnym, interfejsu,

routingu). Aby uruchomić komendy w innych miejscach, należy poprzedzić je poleceniem „do” (nie działa

wtedy autouzupełnianie poprzez klawisz „Tab”)

Router#show interfaces description – wyświetla listę dostępnych interfejsów wraz z

informacją o ich statusie (Up/Down) oraz działających na nich protokołach

Router#show interfaces summary – wyświetla listę dostępnych interfejsów wraz z ich

statystykami (ilość pakietów w buforach/odrzuconych, przepustowość (in/out))

Router#show ip interface brief – sprawdzanie stanu interfejsów IP

Router#show run – wylistowanie aktualnej konfiguracji routera

Router#show ip eigrp topology – wyświetlenie listy dostępnych sieci dla routera, wraz z

interfejsami przez które jest do nich dostęp Router#show ip eigrp neighbors – wyświetlenie listy sąsiadujących routerów działających

w ramach tego samego protokołu i system autonomicznego Router#show ip eigrp traffic – wyświetlenie statystyk komunikacji (wymiana informacji

routingowych) pomiędzy routerami w ramach protokołu eigrp

Literatura: [1] Akademia Cisco CCNA – „Routing i protokoły routingu” [2] LearnCisco, „Exploring the Functions of Routing” – dostęp 04.2015 [3] Akademia CISCO, „BGP Case Studies [4] Gała Z.: Sieci komputerowe księga eksperta. Wyd. Helion, Gliwice 2004 [5] Michałowska A., Michałowski S.: Sieci komputerowe od A do Z. Wyd. Mikom, Warszawa 2000

Scenariusz nr 1 – Routing IGRP

1. Sprzęt:

Dwa routery Cisco serii 2800 (2811 lub 2821)

Patchcordy Ethernet (proste i krosowane)

Dwa terminale HP Thin Client t5740

2. Uwagi dotyczące wykonania ćwiczenia:

Wszystkie wykonane w ćwiczeniu czynności należy udokumentować notatkami, zdjęciami i zrzutami ekranu a później umieścić w sprawozdaniu.

3. Schemat konfiguracji sprzętu

Ćwiczenie ma zasymulować zestawienie połączenia pomiędzy dwoma budynkami połączonymi routerami z segmentu EDGE. W trakcie realizacji laboratorium należy skonfigurować routery oraz hosty (terminale) wg poniższego schematu. Wyszarzone hosty i switche przedstawiają rzeczywisty schemat konfiguracji w budynkach. W trakcie laboratorium realizujemy uproszczoną konfigurację, podpinając wyłącznie po jednym hoście bezpośrednio do routera.

Objaśnienia oznaczeń na schemacie odnoszą się do daty dnia, w którym jest realizowane laboratorium:

mc – miesiąc (styczeń – 1, luty – 2, itd.) - ………….

dm – dzień miesiąca (od 1 do 31) - ………….

nr_gr – numer grupy laboratoryjnej (od 1 do 8) - ………….

W wypadku gdyby któreś wartości ze sobą kolidowały prowadzący wyznacza wartości zastępcze.

Identyfikator systemu autonomicznego IGRP - ………….. UWAGA: Routery Cisco 2811 (górna część stojaka) posiadają interfejsy zgodne ze schematem (FE0/0 i FE0/1). W routerach Cisco 2821 (w dolnej części stojaka) interfejsy mają oznaczenia GE0/0 i GE0/1.

4. Wykonanie ćwiczenia:

a) Uruchom dwa terminale z systemem Windows XP b) Punkty od c) do m) realizujemy kolejno dla obydwu routerów, konfigurując ich interfejsy wg

powyższego schematu potwierdzonego przez prowadzącego. c) Za pomocą kabla konsolowego (jasno niebieskiego) podłącz router do terminala (w terminalu

złączem szeregowy, router złączem konsoli na panelu z tyłu (wtyk RJ45))

d) W terminalu uruchom narzędzie „Putty”, wybierz połączenie typu „Serial” na porcie „COM1” i nawiąż połączenie z routerem. W wypadku braku odpowiedzi, po nawiązaniu połączenia należy kilkukrotnie wcisnąć enter. Po nawiązaniu połączenia powinna pojawić się linia poleceń: Router>

e) Przejść do trybu uprzywilejowanego: Router>enable Router#

f) Przejść do trybu konfiguracji Router#configure terminal Router(config)#

g) Zmienić nazwę routera na odpowiadającą numerowi budynku ze schematu (przykład dla B5) Router(config)#hostname b5 b5(config)#

W kolejnych komendy w instrukcji jako nazwę routera przyjęto defaultowy wpis Router.

Natomiast routery w trakcie ćwiczenia powinny zostać nazwane odpowiednio „b5” oraz „b4”.

h) Przejść do trybu konfiguracji interfejsu FastEthernet 0/0 (pierwszego interfejsu w pierwszym module Router(config)#interface FastEthernet 0/0 Router(config-if)#

i) Skonfigurować adres IP interfejsu fa 0/0 na wyznaczony na schemacie lub podany przez prowadzącego (przykładowo dla routera w B5 i laboratorium realizowanego 28 dnia dowolnego miesiąca) Router(config-if)#ip address 199.199.28.5 255.255.255.0 Router(config-if)#no shutdown

j) Powrócić do trybu konfiguracji ogólnej Router(config-if)#exit Router(config)#

k) Skonfigurować adres IP interfejsu fa 0/1 na wyznaczony na schemacie lub podany przez prowadzącego (przykładowo dla routera w B5 i laboratorium realizowanego w lipcu) Router(config)#interface FastEthernet 0/1 Router(config-if)#ip address 205.205.7.1 255.255.255.0 Router(config-if)#no shutdown

l) Powrócić do trybu uprzywilejowanego Router(config-if)#exit Router(config)#exit Router#

m) Przetestować konfigurację Router#show ip interface brief (wykonać zrzut ekranu lub zdjęcie, na którym widoczne są rezultaty wywołania powyższej komendy) Jeśli nie wykonano wcześniej, punkty od c) do m) należy powtórzyć dla drugiego routera.

n) Po skonfigurowaniu obydwu interfejsów na obydwu routerach należy skonfigurować adresy IPv4 kart sieciowych na obydwu terminalach HP. (Start -> Control Panel -> Network connections -> Local Area Connection -> Properties -> Internet Protocol (TCP/IP)) Adres IP: według schematu Maska: 255.255.255.0 Brama: adres IP interfejsu Fa0/1 podłączonego routera

o) Podpiąć patchcordami terminale HP z routerami (połączenie proste). Gniazda ethernet (RJ45) z tyłu terminala oraz interfejsy FE0/1 w routerach (wg schematu)

p) Sprawdzić i udokumentować zdjęciem lub zrzutem ekranu poprawną konfigurację obydwu terminali, na którym widać ich adresy IP (polecenie „ipconfig /all” z terminala, lub okno statusu połączenia sieciowego)

q) Za pomocą polecenia „ping” w konsoli terminala (dla

obydwu terminali) sprawdzić łączność ze wszystkimi interfejsami routerów (dwa interfejsy routera B5 i dwa routera B4). Rezultaty testu udokumentować na zrzutach ekranu. (przykładowy zrzut z terminala podpiętego do routera IP umieszczony obok)

r) Punkty od s) do u) wykonywać dla obydwu routerów z danymi wg schematu

s) Przejść w tryb konfiguracji I włączyć routowanie IP, oraz określić je jako bezklasowe Router(config)#ip routing

t) Uruchomić routowanie EIGRP z identyfikatorem systemu autonomicznego (wspólnym dla wszystkich routerów w danym systemie) podanym przez prowadzącego (przykład: 1234) Router(config)#router eigrp 1234 Router(config-router)#

u) Zarejestrować sieci bezpośrednio podłączone (do

obydwu interfejsów routera – FE0/0 i FE0/1) – przykład dla routera B5 z konfiguracji ze schematu Router(config-router)# network 199.199.28.0 0.0.0.255

Router(config-router)# network 205.205.7.0 0.0.0.255

!!! Punkty od s) do u) powtórzyć dla drugiego routera. !!!

v) Po odczekaniu okresu negocjacji protokołu routowania należy sprawdzić jego funkcjonowanie przez ponowne wykonanie polecenia ping z obydwu terminali do wszystkich interfejsów routerów, oraz do drugiego terminala. (wyniki udokumentować na zrzutach lub zdjęciach) (przykładowy ping do przeciwległego terminala zrzucie obok)

w) Z poziomu konsoli uprzywilejowanej sprawdzić komendy diagnostyczne dla EIGRP. (Wynik działania wszystkich komend udokumentować zdjęciami lub zrzutami ekranu) Router#show ip eigrp topology Router#show ip eigrp neighbors Router#show ip eigrp traffic

x) Sprawdzić (i udokumentować zdjęciem lub zrzutem ekranu) ogólne komendy diagnostyczne Router#show ip route Router#show ip protocols Router#show interfaces accounting

5. Opracowanie sprawozdania

Opisać poszczególne kroki realizacji laboratorium, dokumentując je zdjęciami lub zrzutami ekranu.

Opisać wykorzystywane komendy oraz zwracane za ich pomocą rezultaty

Wnioski.