Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Směrování - RIP Počítačové sítě Lekce 3 Ing. Jiří ledvina, CSc.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Směrování - RIP Počítačové sítě Lekce 3 Ing. Jiří ledvina, CSc."— Transkript prezentace:

1 Směrování - RIP Počítačové sítě Lekce 3 Ing. Jiří ledvina, CSc.

2 Počítačové sítě2 Základy směrování Předpoklady: Mějme směrovač X Směrovač nemůže znát topologii celé sítě X potřebuje určit směrovač pro přístup k ostatním subsítím v Internetu Tato informace je uložena do směrovací tabulky směrovače

3 Počítačové sítě3 Základy směrování Hlavní problémy směrování Změny topologie ovlivňují rychlost konvergence a stabilitu Rozšiřitelnost (škálovatelnost) velkého množství propojených sítí, směrovačů a linek Která cesta je nejlepší? Minimální počet mezilehlých uzlů Minimální zpoždění Maximální propustnost

4 Počítačové sítě4 Směrování kontra posílání Směrování( routing): proces vytváření směrovacích tabulek v každém směrovači Posílání (forwardování): zjištění cílové adresy paketu a poslání paketu na vybrané rozhraní směrovače Net #Next hopLink Cost Net #InterfaceMAC Address 10if18:0:2b:e4:b:1:2 Posílání vyžaduje přístup k lokální směrovací tabulce

5 Počítačové sítě5 Směrování kontra posílání Někdy se vytváří tabulka pro forwardování, která se pak liší od směrovací tabulky Forwardovací tabulka: optimalizovaná pro vyhledání cíle a posílání Směrovací tabulka: optimalizovaná pro změny směrování, změny topologie Net #Next hopLink Cost Net #InterfaceMAC Address 10if18:0:2b:e4:b:1:2

6 Počítačové sítě6 Směrování jako problém teorie grafů Uzly: směrovače jedné administrativní domény (vnitřní směrování), nebo různých sítí (vnější směrování) Hrany: vzájemné propojení směrovačů Ohodnocení hran: podle vzdálenosti, kapacity, zpoždění, … Cíl: nalezení minimální cesty mezi libovolnými dvěma uzly Problém: nalezení minimální cesty decentralizovanou (nebo centralizovanou) metodou Rychlé a robustní reakce na změnu topologie

7 Počítačové sítě7 Typy algoritmů směrování „Statické“ směrování Ruční nastavení směrovací tabulky „Dynamické“ směrování Adaptivní algoritmy nastavení směrovací tabulky Interní směrování (RIP, OSPF) Externí směrování (BGP) Směrování podle vektoru vzdáleností (Distance Vector Algorithm) Šíření obsahu směrovací tabulky sousedním směrovačům Směrování podle stavu linek (Link State Algorithm) Šíření informace o stavu linek (hran grafu) sousedním směrovačům Hybridní směrování

8 Počítačové sítě8 Propojení tří autonomních oblastí

9 Počítačové sítě9 Směrování podle vektoru vzdáleností Používá Bellman-Fordův algoritmus (dynamické programování) Vektor vzdáleností pro uzel X: minimální vzdálenost z uzlu X do všech ostatních uzlů Např. pro uzel A je to {2,6,2,1,3}

10 Počítačové sítě10 Směrování podle vektoru vzdáleností Každý uzel provádí následující 3 operace souběžně Posílá vektor vzdáleností svým sousedům Přijímá vektor vzdáleností od svých sousedů Počítá nové vzdálenosti na základě přijatých vektorů distance(X,Z) = min {distance(X,Y) + distance(Y, Z)} pro všechny sousední uzly Y

11 Počítačové sítě11 Směrování podle vektoru vzdáleností Počáteční vektor vzdáleností vychází pouze ze znalosti vzdáleností k sousedním uzlům Např. pro uzel A {3,∞,∞,1,6} Lokální výměna globální informace o dostupnosti Vektory vzdáleností jsou posílány Periodicky (30s) Při změně položky ve směrovací tabulce Uzel detekuje chyby uzlů a linek periodickou výměnou „Hello“ paketů nebo výměnou směrovací informace

12 Počítačové sítě12 Počáteční nastavení směrování uz el ABCDEF A03∞∞16 B304∞1∞ C∞409∞∞ D∞∞901∞ E11∞102 F6∞∞∞20

13 Počítačové sítě13 Počáteční finální směrovací tabulka uzlu A Cíl (od A)cenaNásl. uzel B3B C∞- D∞- E1E F6F Cíl (od A)cenaNásl. uzel B2E C6E D2E E1E F3E

14 Počítačové sítě14 Změny topologie Problém „čítání do nekonečna“ Možná řešení Omezení horní meze pro čítání (maximální vzdálenost) Split horizon (rozštěpený obzor) X nesmí poslat do uzlu Y svou vzdálenost k uzlu Z, je-li uzel Y ve směru z X do Z. Split horizon with poisoned reverse (rozštěpený obzor s otráveným zpětným směrem) X posílá do uzlu že jeho vzdálenost k uzlu Z je ∞, je-li uzel Y ve směru z X do Z. ABC

15 Počítačové sítě15 Změny topologie Bohužel, žádné z těchto řešení nezabrání cyklům Možné řešení: Před generováním a posíláním vektoru vzdáleností, který upravuje konektivitu k jinému uzlu, počkat nějakou dobu na informace o konektivitě k tomuto uzlu od jiných uzlů Může významně prodloužit dobu konvergence. Příčinou potíží je asynchronní výměna stavových informací Není zaručeno, že je ve všech uzlech konzistentní směrovací informace Urychlení konvergence: triggered update (okamžité spuštění opravy)

16 Počítačové sítě16 Routing Information Protocol (RIP) Implementace algoritmu „směrování podle vektoru vzdáleností“ RFC 1058, UDP port 520 Všechny ohodnocení linek jsou nastaveny na 1 (počet mezilehlých uzlů) Vektory vzdáleností vyměňovány každých 30 s Maximální možné ohodnocení je 15, 16 je nekonečno Omezení cyklů pomocí algoritmu „Split horizon with poisoned reverse“ (rozštěpený obzor s otráveným zpětným směrem)

17 Počítačové sítě17 Routing Information Protocol (RIP) Urychlení konvergence pomocí „Triggered update“ (okamžitá oprava) Někdy se používá také „Hold down“ (pozdržení odeslání informace o výpadku uzlu nebo linky) Detekce výpadku uzlu nebo linky po 180 s Výmaz z nedostupnosti ze směrovací tabulky po 120 s Max. velikost datagramu 512 slabik – 25 cest

18 Počítačové sítě18 Formát zprávy RIP command(1-6)version(1) (must be 0) bit IP address (must be 0)address family(2) (must be 0) metric(1-16) (up to 24 more routes) 20 bytes

19 Počítačové sítě19 Algoritmus opravy směrovací tabulky Pokud je nově vypočtená vzdálenost Menší – opravit Stejná – nic neměnit Horší Na základě zprávy ze směrovače, který je sousední pro původní směrování – opravit (zhoršení ocenění) Na základě zprávy z jiného směrovače – nic neměnit Aktivní režim (směrovač) Pasivní režim (hostitelský systém)

20 Počítačové sítě20 Vysílání požadavku/odpovědi RIP Vysílání požadavku Jiný zdrojový port než 520 – odpoví vždy 520 na 520 Bez záznamu – neodpoví Právě jeden záznam IP= , METRIC=16 – celá tabulka Jinak – posílání cest k cílům, které jsou uvedeny Vysílání odpovědi Odpověď na konkrétní dotaz Podle pravidelného rozvrhu (30s) Vynuceně – triggered update – náhodná doba 1 až 5s

21 Počítačové sítě21 Časování Výměna tabulek se sousedními uzly 30s Detekce nedostupného uzlu 180s Ponechání informace o nedostupnosti uzlu v tabulce aby se informace mohla rozšířit i k ostatním uzlům) 120s Triggered updates – náhodné rozprostření doby 1 až 5s

22 Počítačové sítě22 RIP-2 RIP 2 – používá stejný formát jako RIP (č. verze 2), rozšíření Uvažuje autonomní systémy Interakce mezi IGP a EGP Posílání subsíťové masky a adresy následujícího uzlu Podpora skupinového doručování – snížení zátěže Podpora ověřování pravosti – heslo

23 Počítačové sítě23 RIP-2 Zajištěna kompatibilita s RIP „Zvětšení“ nekonečna – využita vyšší slabika navícpůvodní

24 Počítačové sítě24 command(1-6)version(2) routing domain bit IP address route tagaddress family(2) 32-bit subnet mask 32-bit next-hop IP address metric(1-16) (up to 24 more routes) 20 bytes Formát zprávy RIP-2

25 Počítačové sítě25 Formát zprávy RIP-2 command(1-6)version(2) routing domain Typ ověření0xFFFF 20 bytes Ověření

26 Počítačové sítě26 Nové vlastnosti RIP-2 Doména směrování – číslo domény směrování, logické skupiny směrovačů Návěští externího směru Maska podsítě Adresa následujícího uzlu Ověřování – textové heslo 16 slabik Skupinová adresa MIB pro RIP-2

27 Počítačové sítě27 Problémy s DVA Problémy s protokoly směrování podle vektoru vzdáleností Dlouhá doba konvergence v rozlehlých sítích Nestabilita kvůli ponecháváním starých linek (čítání do nekonečna) Omezená velikost sítě způsobená čítačem přeskoků

28 Směrování - OSPF

29 Počítačové sítě29 Směrování podle stavu linek (LSA) Link State Algorithm (LSA) – směrování podle stavu linek Každý uzel ví jak dosáhnout přímo spojené sousedy: lokální link- state (stav linek) Přerušené linky nebo nefungující sousední směrovače jsou detekovány periodickou výměnou „hello“ zpráv Každý směrovač šíří vlastní stav linek do všech ostatních uzlů sítě pomocí spolehlivého záplavového doručování Znalost stavu linek ze všech uzlů je dostatečná pro konstrukci grafu propojení celé sítě Každý uzel vypočte minimální vzdálenost k ostatním uzlům pomocí Dijkstrova algoritmu

30 Počítačové sítě30 Spolehlivé záplavové doručování Každý uzel generuje periodicky nebo při změně stavu lokální linky Link State pakety (LSP) LSP obsahuje: ID uzlu, který LSP generuje Seznam přímo propojených sousedů s cenami přidružených linek Sekvenční číslo tohoto LSP TTL pro toto LSP Uzel, který LSP přijme, pošle jej všem svým sousedům, kromě toho, od kterého ji obdržel Sekvenční číslo LSP musí být větší, než posledně uloženého LSP od tohoto uzlu Přenos LSP musí být spolehlivý Používá se potvrzení, timeouty a opakování přenosu

31 Počítačové sítě31 Spolehlivé záplavové doručování Před posláním LSP sousedům snižuje hodnotu TTL Jestliže TTL LSP dosáhlo nuly, posílá je uzel dál s tím, že je to signál pro vyřazení tohoto LSP ze všech uzlů Pomocí TTL se měří stáří lokálně uložených LSP Co se stane, když sekvenční číslo LSP dosáhne maxima? Co se stane když se uzel rychle vypne a zase zapne bez toho, že sousedé detekují výpadek? Uzel si může od souseda vyžádat poslední uložené LSP

32 Počítačové sítě32 Příklad záplavování XA CB D (a) XA CBD (b) XA CBD (c) XA CBD (d)

33 Počítačové sítě33 Dijkstrův algoritmus pro nalezení nejkratší cesty N: množina uzlů v grafu L(i, j): ohodnocení linky z uzlu i do uzlu j (neexistující spojení má ohodnocení nekonečno) Cíl: nalezení cesty s minimální cenou z uzlu s do kteréhokoliv uzlu v N M: množina doposud testovaných uzlů C(n): ohodnocení cesty z s do n

34 Počítačové sítě34 Dijkstrův algoritmus pro nalezení nejkratší cesty M = {s} Pro každé n v N – {s}, C(n) = L(s,n) while (N ≠ M) M = M  {w} takové, že C(w) je minimální pro všechna w z (N-M) pro každé n – (N-M) C(n) = MIN ( C(n), C(w) + L(w,n) )

35 Počítačové sítě35 Algoritmus vyhledávání Specifická realizace Dijkstrova algoritmu Používá potvrzený seznam a pokusný seznam (seznam uzlů podezřelých …) Oba obsahují seznam n-tic (cíl, cena, následující uzel) Viz následující příklad D A B C

36 Počítačové sítě36 Postup vytváření směrovací tabulku pro uzel D KrokPotvrzený seznamPokusný seznam 1(D,0,-) 2 (B, 11, B), (C, 2, C) 3(D, 0, -), (C, 2, C)(B, 11, B) 4(D, 0, -), (C, 2, C)(B, 5, C), (A, 12, C) 5(D, 0, -), (C, 2, C), (B, 5, C)(A, 12, C) 6(D, 0, -), (C, 2, C), (B, 5, C)(A, 10, C) 7(D, 0, -), (C, 2, C), (B, 5, C), (A, 10, C) D A B C

37 Počítačové sítě37 Klady a zápory LSA Rychlé ustálení po změně topologie Více robustní než RIP Předchází problému čítání do nekonečna Vyžaduje ukládání LPS v každém uzlu (týká se rozšiřitelnosti) OSPF se proto používá pouze pro interní směrování (omezení z důvodu škálovatelnosti – rozšiřitelnosti

38 Počítačové sítě38 Protokol OSPF Open Shortest Path First (OSPF) – RFC 2328 Ověřování pravosti přenášených zpráv Zavedení směrovacích oblastí – řešení problému rozšiřitelnosti Vyrovnávání zátěže – využívání více cest se stejným ohodnocením mezi dvěma uzly Směrování podle TOS (Type of Service) Adresování pomocí skupinového adresování (multicast) Přímé použití IP (protokol 69) Import RIP a EGP cest do své databáze Rozsáhlé směrovací tabulky

39 Počítačové sítě39 OSPF – typy zpráv Používá zprávy: Hello – vyhledání souseda Database Description – přenos databáze sousedovi Link State Request – požadavek na zaslání databáze (synchronizace) Link State Update – oprava topologie (router, network, network summary, ASBR summary, AS external LSA) Link State Acknowledgement – potvrzení opravy topologie

40 Počítačové sítě40 OSPF oblasti Autonomní oblast rozdělena do několika oblastí – hierarchické směrování – škálovatelnost Každá oblast má přiřazeno číslo (32 bitů – a.b.c.d) Páteřní oblast (oblast 0) je

41 Počítačové sítě41 OSPF typy směrovačů ASBR – AS Boundary Router ABR – Area Border Router IA – Intra Area router Všechny směrovače mají tutéž topologickou databázi Znají topologii uvnitř oblasti

42 Počítačové sítě42 OSPF typy směrovačů ASBR – AS Boundary Router – hraniční směrovač autonomní oblasti – výměna informace s jinými autonomními systémy BR – Backbone Router – páteřní směrovač – rozhraní páteřní oblasti ABR – Area Border Router – hraniční směrovač oblasti – rozhraní různých oblastí IA – Intra Area Router – vnitřní směrovač – všechna rozhraní přísluší jedné oblasti Designated Router – vybraný směrovač – generuje informaci o stavu linek v subsíti Backup Designated Router – záložní směrovač – zastává funkci vybraného směrovače při výpadku

43 Počítačové sítě43 Formát záhlaví OSPF Ověření version (1,2)type (1 až 7)Délka paketu Kontrolní součetTyp ověření (heslo, MD5) ID směrovače ID oblasti Tělo paketu

44 Počítačové sítě44 Typy OSPF zpráv Hello – vyhledání souseda Database Description – přenos databáze sousedovi Link State Request – požadavek na zaslání databáze (synchronizace) Link State Update – oprava topologie Route LSA Network LSA Network Summary LSA ASBR Summary LSA AS External LSA Link State Acknowledgement – potvrzení opravy topologie

45 Počítačové sítě45 Určení ceny (ohodnocení) linky Nejjednodušší (často používané) Všechny linky mají stejnou cenu – směrování s minimálním ohodnocením Cena linky – převrácená hodnota kapacity 10Mb linka má 100 krát vyšší cenu než 1Gb linka Cena linky – zpoždění linky 250ms satelitní spojení má 10 krát větší cenu než 25ms pozemní linka Cena linky – využití linky Linka s 90% využitím má 10 krát vyšší cenu než linka s 9% využitím Může způsobit oscilace Žádný z těchto způsobů není optimální pro všechny sítě

46 Počítačové sítě46 Vyhledávání sousedství Používají se zprávy typu Hello Jsou generovány pro všechna rozhraní, obsahují IP adresu a masku pro toto rozhraní Hello interval (platnost) Seznam sousedů jejichž Hello pakety vysílač již slyšel Posílány na IP adresu každých 10s Nepřijme-li se Hello zpráva od souseda 40s – zrušení sousedství

47 Počítačové sítě47 Nabízení stavu linek (OSPF Link State Advertisements) Existují různé typy LSA – pro dosažení směrovače, sítě, oblasti LSA typu 1 – nabízí cenu linek mezi směrovači Používají TOS pro vytvoření více ohodnocení pro jednu linku (Type of Service) – není příliš využíváno LS AgeOptionsType=1 0Flags0Number of links Link typeNum_TOSMetric Link state ID Advertising router LS sequence number Link ID Link data Optional TOS information More links LS checksumLength

48 Počítačové sítě48 Výměna LSA Typy LSA (cíl, cena, následující uzel) 1. Router Link - 2. Network Link - 3. Summary Link to Network through ABR - 4. Summary Link to AS Boundary Router - 5. External Link – Podmínky šíření LSA Nalezen nový soused Ztráta spojení se sousedem (výpadek linky) Změna ceny linky Implicitní opakování po 30 min. Spolehlivé šíření Číslování, časové značky, ACK

49 Počítačové sítě49 Synchronizace databáze V broadcast sítích si směrovače vyměňují příliš mnoho LSA zpráv a ACK potvrzení Řešení problému je výběr Designated Router (DR) – vybraný směrovač DR je vybírán algoritmem výběru, založeném na První směrovač připojený do broadcast sítě Směrovač s nejvyšší IP adresou na segmentu Pro zvýšení spolehlivosti se také vybírá Backup Designated Router (BDR) – záložní vybraný směrovač – jako horká záloha

50 Počítačové sítě50 Synchronizace databáze - funkce DR DR inicializace LSA databáze – přidání nového směrovače na segmentu způsobí DR posílá do nového směrovače database description packet Nový směrovač posílá link-state request se seznamem LSA které nemá nebo jsou zastaralé DR posílá do nového směrovače celou svoji LSA – link-state update

51 Počítačové sítě51 Synchronizace databáze – funkce DR DR posílají LSA pomocí multicastu všem směrovačům na lokálním segmentu: Když jakýkoliv směrovač obdrží nebo generuje nový LSA a chce je poslat ostatním směrovačům na segmentu vysílá link-state- update DR a BDR na adresu DR zprávu posílá ostatním na adresu DR generuje network LSA pro subsítě, na kterých je DR Ostatní směrovače subsítě generují pouze router LSA V network LSA jsou všechny router LSA směrovačů připojených k subsíti. První je od DR.

52 Počítačové sítě52 Směrováni uvnitř oblasti Pakety pro ostatní oblasti posílány do ABR (hraniční směrovač) ABR posílá zprávy do páteřní oblasti BR (páteřní směrovač) posílá pakety do cílových ABR Cílové ABR posílají pakety do cílové oblasti

53 Počítačové sítě53 Směrování do ostatních autonomních oblastí Hraniční směrovač autonomní oblasti (ASBR)si vyměňuje zprávy s ostatními AS ASBR generuje inzerci externích linek a rozesílá je do všech oblastí (pro každou externí cestu jedna položka) Externí metrika typu 1 – totéž jak interní Externí metrika typu 2 – externí část má rozhodující podíl Použije směrovač s nejmenší externí metrikou – typ 2

54 Směrování - EGP

55 Počítačové sítě55 EGP – Exterior Gateway Protocol Směrování mezi autonomními systémy Kořenové směrovače – nezávislé na interních směrovačích Důležité funkce Schopnost zjistit sousedy – směrovač se nabízí, že se stane sousedem Schopnost zjistit, běží-li soused Schopnost odpojit se od sítě – informovat ostatní o svém odpojení Schopnost zjistit, je-li síť dosažitelná

56 Počítačové sítě56 EGP – Typy zpráv Acquistion request, confirm, refuse – nalezení souseda (požadavek, potvrzení, odmítnutí) Cease request, confirm – ukončení sousedství (požadavek, potvrzení) Hello – test souseda I hard You – odpověď Pool Request – požadavek opravy směrování Routing Update – potvrzení Error – chybové hlášení

57 Počítačové sítě57 EGP – test funkčnosti souseda Testování funkčnosti souseda Náběh, doběh Aktivní režim směrovače – Hello, IHY Pasivní režim směrovače – Hello Stav – běží, neběží – algoritmus k z N Aktivní ( běží – 3, neběží – 1) Pasivní ( běží – 4, neběží – 1)

58 Směrování -BGP

59 Počítačové sítě59 AS - Autonomous System Soubor IP sítí a směrovačů pod kontrolou jedné entity, prezentovaná společnou směrovací politikou do Internetu K AS musí být přiřazeno ASN (AS number), které je použito při směrování pomocí BGP ASN jednoznačně identifikuje AS v Internetu (16 bitů) ASN až mohou být použity privátně ASN 0 a jsou rezervované Cesnet ASN 2852 (16 bitů) 1/2006 – cca obsazených (3500 za rok) RFC 4893 – 32 bitů ASN (číslo.číslo RIPE 3.0 až ) Nová verze BGP Multihomed (více AS), stub (jedna AS), transit (přenosová AS)

60 Počítačové sítě60 Border Gateway Protocol (BGP) Protokol pro směrování mezi autonomními oblastni Rozdíly Inter-AS a Intra-AS směrování Rozhodování Intra-AS: jeden administrátor, není třeba rozhodovací strategie Inter-AS: administrátor chce kontrolovat kudy je přenos směrován, kdo je směrován přes jeho síť Rozsah Hierarchické směrování redukuje velikost tabulek i přenos oprávek Výkonnost Intra-AS: může se soustředit na výkon Inter-AS: rozhodovací strategie může výtězit nad výkonností BGP (Border Gateway Protocol) je de facto standard Path Vector protocol

61 Počítačové sítě61 Historie BGP GGP – gateway to gateway protocol (Distance Vector IGP používaný v ARPANET) Protějšek existuje, jestliže přijme 2 ze 4 zpráv Echo Explicitní potvrzení oprav EGP – v době NSFNET Síť musí být přísně hierarchická, beze smyček Mez metriky – nesmí existovat 2 cesty IDRP – ekvivalentní OSI BGP, měl vliv na BGP IDRP - RFC 1479 Chvíli soutěžil s BGP, nyní se znovu objevuje s IPv6 Source route směrování Počáteční směrovač určuje cestu k ostatním stranám

62 Počítačové sítě62 Historie BGP Problémy s EGP ovlivnily návrh BGP Potřeba tolerovat více cest a vybrat s z nich Vývoj podporovaný od počátku experimenty BGP-4 jako BGP-3 neobsahovalo CIDR V poslední době uveden multiprotokolový BGP Může pracovat s informací IPv6 Může doručit informaci multicast skupině a podporovat RPF (Reverse Path Forwarding) pro nadřazený PIM/SM

63 Počítačové sítě63 BGP přenáší TCP TCP port 179 Dvoubodové spoje, spojované služby, unicast TCP zachycuje mnoho problémů s chybami, BGP může být jednodušší BGP nepotřebuje vlastní spolehlivý protokol Může přenášet přes více uzlů, pokud je to třeba Přenáší tok dat

64 Počítačové sítě64 BGP základní operace BGP udržuje směrovací tabulky, šíří opravy směrování a rozhodnutí o směrování zakládá na směrovací metrice Vyměňuje informaci o dosažitelnosti sítě (reachability) Vytváří graf propojitelnosti AS (AS connectivity) Odstraňuje směrovací smyčky a prosazuje rozhodnutí o strategii BGP používá jednu metriku k určení nejlepší cesty Linková metrika je hodnota preference přiřazená administrátorem Je to multikriteriální funkce: počet procházených AS, strategie směrování, stability, rychlosti, zpoždění, ceny, … Vybírá nejlepší cestu a instaluje IP forwardovací tabulku

65 Počítačové sítě65 Border Gateway Protocol (BGP) Path Vector protocol Podobný Distance Vector Protocol Každý BGP směrovač posílá pomocí broadcastu sousedům celou cestu (posloupnost AS) do cíle BGP směruje do sítí (AS), ne do individuálních hostů Př. Směrovač X posílá cestu do cílové sítě Z Path(X,Z) = X, Y 1, Y 2, … Y n, Z

66 Počítačové sítě66 Border Gateway Protocol (BGP)

67 Počítačové sítě67 BGP: řízení směrování A, B, C jsou sítě poskytovatele X, W, Y jsou uživatelé sítí poskytovatelů X je dual homed, připojený ke dvěma sítím X nechce směrovat z B do C přes X Proto X nebude nabízet (inzerovat) pro síť B cestu do C

68 Počítačové sítě68 BGP: řízení směrování A inzeruje do B cestu AW B inzeruje do X cestu BAW Může B inzerovat do C cestu BAW? Ne, B nechce, aby přes B byly směrovány z W do C (CBAW), protože ani C, ani W není zákazníkem B B chce, aby C komunikovalo s W přes A B chce směrovat pouze pro své zákazníky

69 Počítačové sítě69 Dva typy BGP Externí BGP – EBGP Vnější BGP spojení mezi dvěma oddělenými AS Typicky přímé propojení Využívá T1, T3, segment Ethernetu Propojení dvou AS, dva administrátoři, možnost vzniku sporů Vnitřní BGP, IBGP Vnitřní v AS Spojení může být přes více uzlů Může být třeba poslat BG opravy přes AS

70 Počítačové sítě70 Dosažení dostupnosti Vnější BGP – běžně tatáž linka Manuálně konfigurované na nějaké telekomunikační lince Na segmentu Ethernetu to pro nás udělá ARP Vnitřní BGP – mohou být přes více uzlů Je-li tomu tak, spoléháme na IGP, že to zajistí BGP řídí a směruje datové pakety Také můžeme zahrnout statické směrování Existuje ale problém konvergence IGP/EGP

71 Počítačové sítě71 Topologie Tranzitní síť – pakety jsou přes ni směrovány, nemají zde ani zdroj, ani cíl Více vnějších a vnitřních BGP společníků Pravděpodobně má úplnou Internet směrovací tabulku (≥75 000) Spojka s více výstupy Spojka nepřenáší tranzitní pakety, ale pouze zdrojové nebo cílové Více než jedna výstupní cesta – výhodné pro redundantnost Potřebuje číslo AS Jednoduchá spojka – pouze jedna výstupní cesta Nepotřebuje AS nebo BGP pro svou činnost

72 Počítačové sítě72 Různé topologie

73 Počítačové sítě73 Směrování ve spojce (nepotřebuje BGP) 1. Jednoduše použít statické směrování 2. Vytvořit implicitní cestu dynamicky pomocí IGP (RIP, OSPF) 3. Použít BGP Pravděpodobně mít falešný AS, existují privátní AS čísla a ISP tranzitní systém může jednoduše neinzerovat, místo toho udělá spojku se jeví jako součást AS směrovacího prostoru

74 Počítačové sítě74 BGP jako směrovací protokol Směrování podle vektoru vzdáleností (DVA) Základní BGP logická oprava obsahuje: (IP síť, subsíťovou masku, atributy) Zjednodušený pohled Směrovací rozhodování jsou založena na atributech (na více) + manuální konfigurace Jeden atribut je vektor, tj. AS cesta, vyjádřená jako kompletní „source route“ AS Např. do sítě před AS 1,2,3,4,5

75 Počítačové sítě75 BGP AS cesty z A7 do A1 a N1 1.Do N1 přes AS5,AS3,AS1, … 2.Do N1 přes AS5,AS2,AS1,... 3.Do N1 přes AS4,AS5,AS3,AS1, … 4.Do N1 přes AS4,AS5,AS2,AS1, … Implicitně se zvolí cesta nejmenší počtem mezilehlých uzlů Pokud nastane změna v topologii, vybere se náhradní cesta Čísla sítí jsou stejná s čísly AS

76 Počítačové sítě76 BGP zpracování strategie směrování vstupní strategie Rozhodovací proces Vybrané cesty výstupní strategie BGP směrovač Směrovací tabulka Opravy směrování z BGP směrovačů Opravy směrování do BGP směrovačů

77 Počítačové sítě77 BGP zprávy BGP zprávy jsou přenášeny pomocí TCP (port 179) – spolehlivý přenos dat BGP zprávy OPEN: otevření spojení k protějšku a ověřování vysílače UPDATE: nabízí novou cestu (nebo odstraňuje starou) KEEPALIVE: udržuje spojení při životě pokud nechodí zprávy UPDATE. Také potvrzení požadavky OPEN NOTIFICATION: oznamuje chyby předcházející zprávy, také použita pro uzavření spojení

78 Internet multicast

79 Počítačové sítě79 Broadcast, multicast, unicast Broadcast Posílání kopie všem Jednoduché ale neefektivní Zprávu musí zpracovat všichni, i když je to nezajímá Zbytečné zatěžování CPU Zbytečné zatěžování sítě Replikovaný unicast Vysílač postupně posílá kopii každému příjemci Příjemci musí být registrováni u vysílače Vysílač je středem pro řízení Spolehlivost – pro každý přijímač oddělený proces nebo stav ve vysílači

80 Počítačové sítě80 Multicast – Efektivní distribuce dat zdroj

81 Počítačové sítě81 Aplikace multicastu Obnova textových informací (noviny, sport, počasí, …) Distance learning Konfigurace skupin zařízení Telekonferencing (zvuk, video, sdílená tabule, textový editor, …) Distribuované interaktivní hry a simulace Doručování el.pošty Distribuce programového vybavení Obnova vyrovnávacích pamětí (cache) Replikace databází

82 Počítačové sítě82 Architektura IP multicastu počítače směrovače Protokol pro registraci hostů (IGMP) Protokoly pro směrování - interní, externí (PIM, MOSPF, DVMRP, BGMP) Servisní model (adresování, zpracování dat)

83 Počítačové sítě83 Architektura IP multicastu Organizace hostitelského systému Povolení přijímat multicast, definice multicast adresy na MAC úrovni Organizace lokální směrovač – hostitelský systém Protokoly pro organizaci skupin IGMP (Internet Group Management Protocol) Verze 1 – pouze registrace/uvolnění (RFC 1112) Verze 2 – připojení/odpojení zprávou (RFC 2236) Verze 3 – podpora SSM (RFC3376) Skupinové směrování Protokoly pro skupinové směrování (PIM-DM, PIM-SM, BGMP)

84 Počítačové sítě84 Mapování IP síťových adres na MAC multicast adresy RFC 1112 definuje Pro Ethernet a FDDI adresní prefix 01:00:5E Mapuje nižších 23 bitů skupinové IP adresy přímo na MAC adresu Token Ring používá funkční adresu c

85 Počítačové sítě85 Určení rozsahu doručování Implicitní Použití link-local adresy Neopustí podsíť Omezení rozsahu založené na TTL Multicast směrovače mají nastaven práh (TTL práh) Jestliže je TTL ≤ TTL práh, je datagram zahozen Administrativní omezení Použití skupiny adres až Omezení na administrativní doménu V IPv6 je rozsah součástí atributu uvedeného v adrese

86 Počítačové sítě86 Rozdělení skupinových adres (RFC3171) ( /24)Local Network Control Block ( /24)Internetwork Control Block AD-HOC Block (224.1/16)ST Multicast Groups (224.2/16)SDP/SAP Block DIS Transient Block RESERVED (232/8)Source Specific Multicast Block (233/8)GLOP Block (233.X.Y.0) RESERVED (239/8)Administratively Scoped Block

87 Počítačové sítě87 IGMPv1 Dotazování Na subsíti je vybrán jeden směrovač pro údržbu skupin Výzva je posílána na adresu s TTL=1 Výzva se posílá v intervalu 60 až 120s (60 až 90s) Odpověď IGMP report posílá pro každou skupinu pouze jeden host - ostatní se odpovědi zdrží, když za ně odpovídá jiný Zajištěno tak, že odpověď není okamžitá, ale zpožděná o cca 5 až 10s Odpověď je posílána na skupinovou adresu. Při přistoupení ke skupině posílá host odpověď bez vyzvání Detekce existence skupiny Pokud se nikdo neozve, skupina asi neexistuje

88 Počítačové sítě88 IGMPv1 Připojení se ke skupině Formát IGMP packetu Version (4) Typ (4) Unused (8) IGMP checksum (16) Group address (32) Typ Host Membership Query (1) Host membership Report (2) DVMRP (3)

89 Počítačové sítě89 IGMPv2 Hostitelský systém posílá zprávu o opuštění skupiny Leave message na adresu „all routers“ Zkrátí se doba pro detekci prázdné skupiny Směrovač reaguje specifickou výzvou (specifická skupinová adresa) aby se ujistil, není-li skupina prázdná Je-li skupina prázdná, přestává do subsítě posílat další multicast zprávy

90 Počítačové sítě90 IGMPv2 Formát IGMP packetu Typ (8) MaxResponseTime (8) Max čas pro odpověď v násobcích 0.1s IGMP checksum (16) Group address (32) Type GroupMembershipQuery (0x11) General group-specific Membership Report ver.1 (0x12) Membership Report ver.2 (0x16) Leave Group (0x17) Multicast Router Advertisement (0x24) Multicast Router Solicitation (0x25) Multicast Router Termination (0x26)

91 Počítačové sítě91 IGMPv3 Formát rámce MemberhipQuery General Query (GroupAddress = , N=0) GroupSpecificQuery (GroupAddress = addr, N=0) Group and Source Specific Query (GroupAddress = addr, SourceAddress = SourceAddrs)

92 Počítačové sítě92 Multicast modely ASM – Any Source Multicast Může být více zdrojů, které se nerozlišují Jeden nebo více zdrojů, jedna skupina SSM – Source Specific Multicast Může být více zdrojů, které se však při doručování rozlišují

93 Počítačové sítě93 Protokoly pro skupinové směrování DVMRP – Distance Vector Multicast Routing protocol Jeden z prvních protokolů pro skupinové doručování Pouze pro „hustý režim“ – dense mode Používá záplavové doručování a ořezávání hran Explicitní připojení subsítě Používá source-based distribuční stromy

94 Počítačové sítě94 Protokoly pro skupinové směrování MOSPF – Multicast OSPF Opět „hustý“ dense mode Připojování pomocí zpráv Join Není třeba neustále šířit data záplavou (flood) od každého zdroje do každé podsítě Používá source-based distribuční stromy

95 Počítačové sítě95 Protokoly pro skupinové směrování PIM-DM – Protocol Independent Multicast – Dense Mode Hustý režim znamená, že se implicitně doručuje vše do všech subsítí Nemůže se používat společně se PIM-SM – Sparse mode (řídký režim), ale existuje kombinace SM-DM Může použít libovolný směrovací protokol k zjišťování RPF (Reverse Path Forwarding) – zjišťování nejkratší cesty ke zdroji Používá source-based distribuční stromy Směrovače používají záplavové směrování s odřezáváním (flood-and-prune) Existuje i explicitní Join zpráva

96 Počítačové sítě96 Protokoly pro skupinové směrování PIM-SM – Protocol Independent Multicast – Sparse Mode Řídký režim znamená, že protokol používá explicitní Join zprávu pro připojení toku do subsítě RPF je nezávislé na konkrétním směrovacím protokolu Doručovací stromy se budují mezi příjemcem a RP (Randevous Point) – univerzální (ASM – Any Source Multicast) strom Pokud je cesta ke konkrétnímu zdroji kratší, přechází PIM-SM od ASM ke SSM (Source Specific Multicast)

97 Počítačové sítě97 Protokoly pro skupinové směrování CBT – Core Based Tree (RFC 2201 – Experimental Standard) Přebírá charakteristiky PIM-SM Řídký režim, explicitní připojení, sdílené doručovací stromy Efektivnější při vyhledávání zdrojů než PIM-SM Vytváří infrastrukturu (páteř) pro doručování multicast zpráv Není komerčně používán

98 Počítačové sítě98 Core Based Tree

99 Počítačové sítě99 Core Based Tree

100 Počítačové sítě100 Porovnání protokolů pro skupinové směrování ProtocolDense Mode? Sparse Mode? Implicit Join? Explicit Join? (S,G) SBT? (*,G) shared tree? DVMRPYesNoYesNoYesNo MOSPFYesNo Yes No PIM-DMYesNoYesNoYesNo PIM-SMNoYesNoYesYes, maybe Yes, initially CBTNoYesNoYesNoYes

101 Počítačové sítě101 PIM – Protocol Independent Multicast Existuje ve dvou verzích, lišících se formátem rámců PIM-DM v1 – používá IGMP rámce (nemá RFC) PIM-DM v2 – vlastní rámce (IP protokol 103) (RFC 3973) Mohou koexistovat na tomtéž směrovači nebo tomtéž rozhraní PIM-SM (RFC 2362, RFC 4601) Zavádí RP (Randevous Points) Více RP – zvýšení odolnosti proti chybám Provádí se RP-to-group mapping Host požaduje připojení ke skupině prostřednictvím multicast směrovače podsítě Multicast směrovač podsítě hledá RP Řízeno BSR (Broadcast Router), PIM bootstrap protocol

102 Počítačové sítě102 Režimy PIM Dva základní režimy Sparse mode Dense mode Může pracovat také v sparse-dense mode Nějaká skupina konfigurována pro sparse mode (flood-and- prune), (S,G) stavy Jiné konfigurovány pro sparse mode (explicitní připojení k RP), (*,G) stavy PIM source-specific mode (PIM-SSM) Pouze jeden zdroj pro multicast v dané doméně

103 Počítačové sítě103 PIM-DM Použitelný pro LAN skupinové aplikace Používá tentýž flood-and-prune mechanizmus jako DVMRP Rozdíl je v tom, že PIM nemá vlastní směrovací protokol PIM používá tabulky směrovacího protokolu pro individuální směrování Dat využívá pro realizaci RPF (Reverse Path Forwarding) mechanizmu

104 Počítačové sítě104 PIM zprávy Hello Vytvoření sousedství multicast směrovačů Vysílají se periodicky (Hold time – doba dosažitelnosti, DR priority – výběr DR, Generation ID – náhodné číslo – detekce reaktivace) Join/Prune Seznam připojovaných a odpojovaných adres pro dané skupiny Záplavově se připojuje po 3min. Graft/GraftACK Mnohabodové sítě, znovupřipojení po jedné po odpojení (prune) druhé (3s) Assert Po detekci duplicitních cest do společné sítě posílají směrovače zprávu assert – výběr jednoho z nich. Následuje jakoby prune (3min)

105 Počítačové sítě105 Příklad PIM-DM

106 Počítačové sítě106 Příklad PIM-DM

107 Počítačové sítě107 Příklad PIM-DM

108 Počítačové sítě108 Příklad PIM-DM

109 Počítačové sítě109 Příklad PIM-DM

110 Počítačové sítě110 Příklad PIM-DM

111 Počítačové sítě111 Příklad PIM-DM

112 Počítačové sítě112 Příklad PIM-DM

113 Počítačové sítě113 Příklad PIM-DM

114 Počítačové sítě114 PIM-SM Směrovače na straně přijímačů se připojují k PIM-SM stromu s pomocí explicitních zpráv JOIN PIM-SM RP jsou směrovače, kde se lze připojit na zdroje vysílání Vysílače se registrují u jednoho nebo více RP, přijímače hledají na RP vysílání V prvou chvíli se příjemce připojí přes další směrovače k RP Poslední směrovač u příjemce může připojení ke zdroji optimalizovat (sdílený strom – source-based strom) Prevence přetížení RP

115 Počítačové sítě115 PIM-SM

116 Počítačové sítě116 PIM-SM

117 Počítačové sítě117 PIM-SM

118 Počítačové sítě118 Příklad- PIM-SM

119 Počítačové sítě119 Příklad- PIM-SM

120 Počítačové sítě120 Příklad- PIM-SM

121 Počítačové sítě121 Příklad- PIM-SM

122 Počítačové sítě122 Příklad- PIM-SM

123 Počítačové sítě123 Příklad- PIM-SM

124 Počítačové sítě124 Příklad- PIM-SM

125 Počítačové sítě125 Příklad- PIM-SM

126 Počítačové sítě126 Příklad- PIM-SM

127 Počítačové sítě127 Příklad- PIM-SM

128 Počítačové sítě128 Příklad- PIM-SM

129 Počítačové sítě129 Příklad- PIM-SM

130 Počítačové sítě130 Příklad- PIM-SM

131 Počítačové sítě131 PIM-SSM Předpokládá jeden zdroj vysílání pro skupinu (SSM) Např. videokonference, vysílání televize, rozhlasu Jednodušší než PIM-SM Může budovat jeden optimální doručovací strom od zdroje vysílání

132 Počítačové sítě132 Multicast mezi oblastmi V jedné AS (Autonomous System) jeden RP (Randevous Point) Uvnitř používá interní protokol směrování (PIM-SM, DVMRP) Dvě možnosti řešení MSDP (Multicast Discovery Protocol) – distribuce informace o doručovacích stromech BGMP (Border Gateway Multicast Protocol) – sdílení stromů mezi doménami

133 Počítačové sítě133 MSDP Multicast Source Discovery Protocol Spojuje PIM-SM oblasti (AS) RP využívá MSDP ke zjišťování zdrojů v ostatních oblastech Může do těchto oblastí posílat PIM join požadavky (pokud jsou lokální příjemci) Vytváření doručovacího stromu MSDP RP jsou propojeny pomocí TCP Periodicky posílají zprávy „source active“ Pracuje efektivně pokud existuje několik vysílačů

134 Počítačové sítě134 MSDP Multicast Source Discovery Protocol

135 Počítačové sítě135 BGMP Border Gateway Multicast Routing protocol Vytváří sdílený strom pro každou skupinu Mezi členy BGP se přenáší data pomocí TCP Distribuuje cesty do AS

136 Počítačové sítě136 BGMP Border Gateway Multicast Routing Protocol

137 Počítačové sítě137 Přidělování multicast adres Dynamické přidělování adres v AS Klient/server protokol MADCAP (Multicast Address Dynamic Client Allocation protocol), UDP Obdoba DHCP pro unicast adresy (DISCOVER, REQUEST, RELEASE, ACK) Podobné složení přenášených zpráv Pronájem, prodložení pronájmu, uvolnění Rozsah přidělování /16 Administratively Scoped Block) Mimo zůstávají /16, /16 a /16

138 Počítačové sítě138 Přidělování multicast adres MASC – Multicast Address Set Claim Dle BGP modelu (mezi doménami) Protokol pro hierarchické rozdělování prostoru adres (RFC2909) Rozdělení globálního multicast prostoru na menší souvislé bloky pro jednotlivé ISP

139 Počítačové sítě139 Přidělování multicast adres


Stáhnout ppt "Směrování - RIP Počítačové sítě Lekce 3 Ing. Jiří ledvina, CSc."

Podobné prezentace


Reklamy Google