Směrovací protokol EIGRP Josef Horálek

Enhanced Interior Routing Protocol Dokument ID 16406 (http://www.cisco.com/application/pdf/paws/16406/eigrp-toc.pdf) Proprietální protokol firmy Cisco vyvinutý v spolupráci s instruktory SRI Jedná se o pokročilý distance-vector protokol využívající ojedinělé přístupy Difúzní výpočty Kontrolu na bezsmyčkové uvažování cesty Osobitý transportní protokol zabezpečující spolehlivost i při multicastingu Detekci sousedů a udržování přehledu o jejich existencii Rozlišení částečných (partial) ohraničených (bounded) aktualizací V současnosti je to jediný protokol, který při správné konfiguraci garantuje, že v síti nevznikne směrovací smyčka

Enhanced Interior Routing Protocol EIGRP má interní modulární strukturu, která mu dovoluje být nezávislá od konkrétním síťovém protokolu Podporuje IPv4, IPv6, IPX, AppleTalk Je classless, podporuje VLSM, automatickou i manuální sumarizaci, autentifikaci, stub routing Používá kompozitní metriku poskládanou z více faktorů Na IPv4 sítích využívá Multicastová IP adresu 224.0.0.10 Vlastní transportní protokol Reliable Transport Protocol, číslo protokolu 88 Administrativní vzdálenosti: Interní EIGRP směry: 90 Externí EIGRP směry: 170 Sumární položky (discard routes): 5

Klíčové technologie v EIGRP Zjišťování a udržování kontaktu se sousedy Každý směrovač si udržuje tzv. neighbor table, v které si vedle informace o přímo připojených sousedech Dynamicky rozpoznává směrovače, nově zapojené do sítě Identifikuje cesty, které se staly nedosažitelnými, nebo neprovozuschopnými Znovu rozpoznává směrovače, které byly dříve nedosažitelné Protokol Reliable Transport Protocol (RTP) Nový transportní protokol nezávislý na síťovém protokolu (číslo protokolu 88) Podporuje spolehlivé i nespolehlivé doručování datagramů (i oba současně) Automaticky sařazuje pakety přijaté mimo pořadí Umožňuje unicastové i multicastové spolehlivé přenosy (i oba současně) Přenáší veškeré typy zpráv protokolu EIGRP

Klíčové technologie v EIGRP Konečný automat DUAL (Deffusing Update Algorithm) Řídí činnost výběru nejlepší cesty a organizuje příběh difúzních výpočtů Veškerá logika pro výpočet a porovnání cest Sleduje veškeré cesty oznámené sousedy U cest vyhodnocuje tzv. přístupného následníka, (sousední směrovač, který je nejbližším přeskokem v cestě do cíle na cestě s nejmenšími náklady) Protokolově závislé moduly Protocol-dependent modules (PDMs) zodpovídají za spolupráci EIGRP s konkrétním síťovým protokolem Modul IP-IEGRP Odesílá a přijímá pakety přenášející IP data Oznamuje nově přijaté směrovací informace IP stavového automatu DUAL Udržuje směrovací tabulku IP Redistribuuje směrovací informace získaných z jiných směrovacích protokolů s podporou IP Plný název: DUAL Finite-state Machine – konečný stavový automat U cest vyhodnocuje tzv. přístupného následníka, (sousední směrovač, který je nejbližším přeskokem v cestě do cíle na cestě s nejmenšími náklady) Redistribuuje směrovací informace získaných z jiných směrovacích protokolů s podporou IP – umí využít adresy z OSFP, RIP, IGRP, BGP, IS-IS atd

Tabulky protokolu EIGRP Neighbor table (tabulka sousedů) Sleduje vztahy souslednosti směrovačů – informace o přilehlých sousedech Každý uzel má vlastní položku Každý protokol závislý na IP - vlastní tabulka Podpora spolehlivosti správného pořadí doručování paketů – zapisuje pořadí posledního paketu Pro potvrzení spolehlivě doručených paketů – zpráva s pořadovým číslem Umožňuje přijímat pakety mimo pořadí Routing table (směrovací tabulka) Ke každému cíli cesta s nejnižšími náklady Až šest různých cest pro jeden cíl Oznamuje jakoukoli změnu v libovolné položce RT – ovlivnění vyhodnotí soused sám Pro každý podporovaný směrovaný protokol vlastní RT

Tabulky protokolu EIGRP Topology table (tabulka topologie) Obsahuje Šířka pásma – šířka pásma nejpomalejšího rozhraní na cestě do cíle Celkové zpoždění – celkový součet očekávaných zpoždění v dané cestě Spolehlivost Zatížení linky Maximální přenosová jednotka MTU – nejmenší po cestě Oznámená vzdálenost – vzdálenost do konkrétního cíle od přilehlého směrovače Přístupová vzdálenost – nejnižší vypočtené hodnota metriky do cíle Zdroj cesty – ID směrovače, který oznámil cestu Rozhraní pro dosažení cíle Řazení záznamů - show ip eigrp topo all následníci přístupoví následníci cesty tvořící smyčky Oznámená vzdálenost – vzdálenost do konkrétního cíle od přilehlého směrovače. Sem se nezapočítává vzdálenost mezi vlastním směrovačem a přilehlým sousedním směrovačem.

Tabulky protokolu EIGRP Topology table (tabulka topologie) Pro každý modul závislý na protokolu samostatná topologická tabulka Tabulka reálně neobsahuje topologický popis sítě, ale seznam cílových sítí a vzdáleností k nim Stav cesty Aktivní cesta – na této cestě momentálně probíhá výpočet přepočítávání cest a hledání nových následníků Pasivní cesta – stabilní a použitelná pro běžné použití Identitu sousedů – seznam přípustných následníků Značkování cest Interní – cesty přímo ze sítě EIGRP Externí – cesty ležící mimo autonomní systém s EIGRP a zjištěné na hranici Oznámená vzdálenost – vzdálenost do konkrétního cíle od přilehlého směrovače. Sem se nezapočítává vzdálenost mezi vlastním směrovačem a přilehlým sousedním směrovačem. Externí cesty obsahují info: identifikační číslo směrovače EIGRP, který tuto cestu redistribuoval do sítě EIGRP číslo autonomního systému v této externí síti náklady nebo metrika zjištěné z příslušného externího protokolu značka, která může být definována administrativně a jež se používá pro filtrování cest

Pojmy v EIGRP Successor – následník Successor je next-hop router do cílové sítě Cesta k cíli přes successora je nejkratší a bez smyček Feasible successor – přípustný následník Potenciální next-hop router do cílové sítě Cesta k cíli přes feasible successora je bez smyček, ale není nejkratší Feasible distance (FD) Představuje dosud nejkratší vzdálenost od cíle Reported distance (RD, nebo advertised distance) Současná vzdálenost souseda od cíle, tak jak ji oznamuje nám Feasibility condition Podmínka, která se kontroluje, že směr přes daného souseda do cílové sítě nezpůsobující směrovací smyčku

Typy paketů v EIGRP Kontaktní paket Hello Update Query Lokalizace EIGRP sousedů, výměna K-hodnot, čísel autonomních systémů, timeout-ov, autentifikace Posílané na IP adresu 224.0.0.10, nepotvrzované Odesílané každých 5 sekund na vysokorychlostních rozhraních, resp. každých 60 sekund na multipoint rozhraních pomalejších než1544 Kbps (T1) Update Přenáší směrovací informaci Mohou být posílány jako unicast nebo multicast, jsou potvrzované posílané jen směrovačům, kterých se informace týká U příjemců můžou spustit difúzní výpočet Query Směrovač hledá nejkratší cestu do nějakého cíle Posílají se obvykle jako multicast, jsou potvrzované Pomocí Query se spouští nebo šíří difúzní výpočet EIGRP uses five generic packet types: Hello: used by routers for neighbor discovery. Packets are sent as multicasts and do not require an acknowledgment. Update: Update packets contain route change information. They are sent reliably to the affected routers only. These updates can be unicast or multicast. Query: Router performs route computation and does not have a feasible successor, it sends a reliable query packet to its neighbors to determine if they have a feasible successor for the destination. Queries are normally multicast but can be retransmitted as unicast packets in certain cases. Reply: A router sends a reply packet in response to a query packet. Replies are unicast reliably to the originator of the query. ACK: The acknowledgment (ACK) packet acknowledges update, query, and reply packets. ACK packets are unicast hello packets and contain a nonzero acknowledgment number.

Typy paketů v EIGRP Reply ACK Odpověď směrovače na Query paket Posílají se jako unicast tomu, kdo zaslal dotaz, jsou potvrzované Jejich přijetí zjednodušuje nebo zastavuje difúzní výpočet ACK Potvrzovací pakety Posílají se jako potvrzení na Update, Query a Reply Adresované vždy na unicast, nepotvrzované Principiálně: Hello pakety s prázdným tělem EIGRP uses five generic packet types: Hello: used by routers for neighbor discovery. Packets are sent as multicasts and do not require an acknowledgment. Update: Update packets contain route change information. They are sent reliably to the affected routers only. These updates can be unicast or multicast. Query: Router performs route computation and does not have a feasible successor, it sends a reliable query packet to its neighbors to determine if they have a feasible successor for the destination. Queries are normally multicast but can be retransmitted as unicast packets in certain cases. Reply: A router sends a reply packet in response to a query packet. Replies are unicast reliably to the originator of the query. ACK: The acknowledgment (ACK) packet acknowledges update, query, and reply packets. ACK packets are unicast hello packets and contain a nonzero acknowledgment number.

Úvodní inicializace směrovačů EIGRP Process to establish and discover neighbor routes occurs simultaneously in EIGRP: A new router (router A) comes up on the link and sends a hello packet through all of its EIGRP-configured interfaces. Routers receiving the hello packet (router B) on one interface reply with update packets that contain all the routes they have in their routing tables, except those learned through that interface (split horizon). Router B sends an update packet to router A, but a neighbor relationship is not established until router B sends a hello packet to router A. The update packet from router B has the initialization bit set, indicating that this is the initialization process. The update packet includes information about the routes that the neighbor (router B) is aware of, including the metric that the neighbor is advertising for each destination. After both routers have exchanged hellos, and the neighbor adjacency is established, router A replies to router B with an ACK packet, indicating that it received the update information. Router A assimilates all update packets in its topology table. The topology table includes all destinations advertised by neighboring (adjacent) routers. It lists each destination, all the neighbors that can reach the destination, and their associated metric. Router A then sends an update packet to router B. Upon receiving the update packet, router B sends an ACK packet to router A. After router A and router B successfully receive the update packets from each other, they are ready to update their routing tables with the successor routes from the topology table.

Metrika EIGRP Používá se tzv. kompozitní metrika, která se skládá ze 4 složek Bandwidth (statický parametr, implicitně zapnutý) Delay (statický parametr, implicitně zapnutý) Reliability (dynamicky vyhodnocovaný, implicitně vypnutý) Load (dynamicky vyhodnocovaný, implicitně vypnutý) MTU (jen se přenáší, ale nic se z něho nepočítá!) Implicitně jsou aktivní jen komponenty Bandwidth a Delay Reliability a Load jsou neaktivní EIGRP metrika má 32 bitů, stará IGRP metrika se počítá identicky, ale má 24 bitů Překlad: posun o 8 bitů doprava/doleva – resp. Metrika IGRP se liší od metriky EIGRP o násobek 256. Počet přeskoků – IGRP 10 IEGRP100 nepočítá se ním MTU – maximální přenosová jednotka – jde o největší přípustnou velikost datagramu, kterou směrovač dokáže přijmout. Uzly si max. velikost datagramu vyměňují. Je-li datagram větší – fragmentace datagramů. Pokud MTU příliš velká – nároky na velký buffer. Šířka pásma – rychlost přenosového prostředku – interval <1200 b/s ; 10 Gb/s> Explicitně nastaveno na 1,544 Mb/s – i kdyby šlo více sám to EIGRPO neudělá. Ponechání explicitní hodnoty znemožňuje zapojení metriky MTU do výpočtu cesty. EIGRP vybírá tu nejnižší metriku do výpočtu cesty. Zpoždění linky – přibližné množství času, potřebné pro přechod určité linky v síti (předpoklad linky nevyužita). Celkové zpoždění – součet všech zpoždění. Výsledný součet/10, hodnoty metriky <1 ; 16 777 215> Zatížení linky – „dimenze reality“ pro metriku. Popisuje objem šířky pásma, která je na dané lince momentálně k dispozici. <1 ; 255> Nízká implicitní hodnota této váhy, jelikož se dynamicky mění. 255 ,max. vytížená linka Spolehlivost linky – popisuje aktuální frekvenci chyb v daném přenosovém prostředku; vyjadřujeme jako pravděpodobnost spolehlivého přenosu. <0 ; 255>. 0 – nespolehlivá linka

Výpočet metriky EIGRP Metrika = K1 x šířka pásma + (K2 x šířka pásma)/(256-zatížení) + K3 x zpožděni K1, K2, K3 – váhové konstanty (explicitně K1, K3 = 1 a K2 = 0) šířka pásma násobená jedničkou – nemění její hodnotu šířku pásma násobíme K2 a dělíme číslem, které je mezi 255 a 1 – při implicitním nastavení nehraje roli zpoždění násobíme jedničkou – nemění svoji hodnotu Metrika = šířka pásma + zpožděni Pro započtení metriky spolehlivosti linky – konstanty K4 a K5 Metrika = Metrika x [K5 / (Spolehlivost + K4)] K4 a K5 implicitně rovny nule - ovlivňuje započtení spolehlivosti linky

Příklad výpočtu metriky EIGRP A  B  C  D Least bandwidth 64 kbps Total delay 6,000 A  X  Y  Z  D Least bandwidth 256 kbps Total delay 8,000 The least bandwidth along the top path (A  B  C  D) is 64 kbps. The EIGRP bandwidth calculation for this path is as follows: Bandwidth = (107 / least bandwidth in kbps) * 256 Bandwidth = (10,000,000 / 64) * 256 = 156,250 * 256 = 40,000,000 The delay through the top path is as follows: Delay = [(delay A → B) + (delay B → C) + (delay C → D)] * 256 Delay = [2000 + 2000 + 2000] * 256 Delay = 1,536,000 Therefore, the EIGRP metric calculation for the top path is as follows: Metric = bandwidth + delay Metric = 40,000,000 + 1,536,000 Metric = 41,536,000 The least bandwidth along the lower path (A → X → Y → Z → D) is 256 kbps. The EIGRP bandwidth calculation for this path is as follows: Bandwidth = (10,000,000 / 256) * 256 = 10,000,000 The delay through the lower path is as follows: Delay = [(delay A → X) + (delay X → Y) + (delay Y → Z) + (delay Z → D)] * 256 Delay = [2000 + 2000 + 2000 + 2000] * 256 Delay = 2,048,000 Therefore, the EIGRP metric calculation for the lower path is as follows: Metric = 10,000,000 + 2,048,000 Metric = 12,048,000 Router A therefore chooses the lower path, with a metric of 12,048,000 over the top path, with a metric of 41,536,000. Router A installs the lower path, with a next-hop router of X and a metric of 12,048,000, in the IP routing table. The bottleneck along the top path, the 64-kbps link, can explain why the router takes the lower path. This slow link means that the rate of transfer to Router D would be at a maximum of 64 kbps. Along the lower path, the lowest speed is 256 kbps, making the throughput rate up to that speed. Therefore, the lower path represents a better choice, for example, to move large files quickly. Horní trasa: M = 1*(107/64)*256 + 1*6000*256 = 41 536 000 Dolní trasa: M = 1*(107/256)*256 + 1*8000*256 = 12 048 000 Dolní trasa je z pohledu EIGRP výhodnější

Činnost EIGRP Jak EIGRP ví, které směry nezpůsobí smyčku? B za 10 Každý ze sousedů routeru A hlásí svojí současnou vzdálenost od E B za 10 C za 10 D za 30 Tyto vzdálenosti se z pohledu routera A nazývají reported distance (RD), protože je směrovače ohlásili (reportovali) DUAL uses distance information (cost) to select efficient, loop-free paths. Lowest-cost route is calculated by adding the cost between the next-hop router and the destination--Reported Distance (RD)—to the cost between the local router and the next-hop router.

Činnost EIGRP Pro A je celková vzdálenost od E: za 20 přes B za 25 přes C za 45 přes D Nejvýhodnější cesta je přes B s celkovou vzdáleností 20 Ta se nazývá feasible distance (FD) Presněji: FD je naše doposud nejkratší vzdálenost do daného cíle

Činnost EIGRP Směrovač A používá hodnoty FD a RD na kontrolu bezsmyčkovosti Doposud nejlepší vzdálenost (FD) je etalon: jakákoli cesta do cíle, kde RD < FD, nemůže obsahovat smyčku Některé bezsmyčkové cesty toto kritérium zbytečně zamítne Nikdy však neodsouhlasí cestu, která opravdu smyčku obsahuje Tzv. postačující podmínky Podmínka RD < FD se nazývá Feasibility Condition (FC) Successor (current successor): neighboring router that has the least-cost path to a destination (the lowest FD) guaranteed not to be a part of the routing loop (used for forwarding packets. Multiple successors can exist if they have the same FD

Činnost EIGRP Směrovač A: Cesta přes B je nejlepší, za 20 (FD) C se umí k E dostat za 10 (RD). Protože 10 je méně než 20 (FD), EIGRP ví, že táto cesta je určitě bez smyčky. D se umí k E dostat za 30 (RD), jenže 30 je víc než 20 (FD). EIGRP o této cestě usoudí, že potenciálně obsahuje smyčku.

Činnost EIGRP Feasible Distance je mírou doposud nejkratší vzdálenosti do cíle Ať např. cena linky mezi A a B vzroste z 10 na 15 Nejkratší cesta z A do E bude za 25, ale FD zůstane na hodnotě 20 Hodnota 25 se objeví v směrovací tabulce routeru A a v aktualizacích, které bude posílat okolí FD slouží pro interní potřeby smerovače a nikam sa neposílá!

Činnost EIGRP Feasible Distance se může změnit jen těmito způsoby: Když se směrovač v pasívním stavu dozví o nové cestě k cíli, která je ještě kratší než současná nejkratší cesta, rovnou ji začne používat a současně aktualizuje i FD Směrovač nemá do cíle ani jednoho successora nebo feasible successora. V takovém případě přechází cesta do aktivního stavu, vyvolá difúzní výpočet a po jeho skončení přebere délku nově nelezené nejkratší cesty jako FD FD se může v pasívním stavu jen snižovat Pokud musí náhle vzrůst, znamená to aktivní stav a difúzní výpočet Jiný způsob definovaní FD: Délka historicky nejkratší cesty do daného cíle (historie končí a začíná vždy přechodem do aktivního stavu) Význam FC: Jak je náš soused k cíli blíže, než jsme my kdykoli byli, nemůže být ve směrovací smyčce

Činnost EIGRP Použití feasible successorov EIGRP pro každou cílovou síť ve svojí topologické tabulce eviduje, jakou vzdálenost ohlásil do této sítě konkrétní soused Když dojde k změně vzdálenosti do cílové sítě: Router v topologické tabulce najde pro danou cílovou síť směrovač, přes který je s aktuálními vzdálenostmi cílové sítě nejbližší Zkontroluje, zda tento směrovač je feasible successor Pokud ano, použije ho jako nový next hop do cílové sítě Pokud ne, startuje se difúzní výpočet To, že směrovač má pro cílovou síť v topologické tabulce uvedených více feasible successorů, ještě neznamená, že některý z nich se stane novým successorem, pokud současný vypadne

Činnost EIGRP Použití feasible successorov V ustálené topologii cesta z A do E: Přes B za 20, nejlepší, z toho FD = 20 Přes C za 25, C vyhovuje FC (10 < 20) Přes D za 21, D nevyhovuje FC (20 < 20) Po výpadku B: A zjistí, že nejkratší cesta jde přes D, ale nevyhovuje FC. Spustí proto difúzní výpočet.

Činnost EIGRP Samotný difúzní výpočet v případě EIGRP je triviální Router, který startuje difúzní výpočet cesty do nějaké sítě, posílá tzv. query paket, v kterém uvádí svojí současnou vzdálenost do této sítě Sousedi, které tento paket dostanou, si na jeho základě aktualizují topologické tabulky, a: Pokud jim informace v přijatém query nezpůsobila ztrátu successora a všech feasible successorov, pouze odpovědí svojí vlastní současnou vzdáleností Pokud ale přijatá informace způsobila, že do dané cesty už neznají successora ani feasible successora, sami se ptají svých sousedů stejným algoritmem Fakticky žádný extra výpočet, pouze otázka – odpověď - porovnání!

Topologická tabulka v EIGRP When a router discovers a new neighbor, an update is sent to and received from its new neighbor populating the topology table (containing destinations advertised by all neighbors) The topology table: updated when a directly connected route or interface changes or when a neighboring router reports a change to a route Entry for a destination exists in either active or passive state: Passive state: router is not performing a recomputation Active state: router is performing a recomputation Recomputation occurs when the destination has no feasible successors (initiated by sending a query packet to each of the neighboring routers

Tabulka sousedů v EIGRP RTRA#show ip eigrp neighbors IP-EIGRP neighbors for process 1 H Address Interface Hold Uptime SRTT RTO Q Seq (sec) (ms) Cnt Num 2 10.1.1.1 Et0 12 6d16h 20 200 0 233 1 10.1.4.3 Et1 13 2w2d 87 522 0 452 0 10.1.4.2 Et1 10 2w2d 85 510 0 3 Za kolik sekund vyhlásíme souseda za mrtvého, pokud se neozve Kdy naposledy jsme tohoto souseda objevili (jak dlouho žije) Jak dlouho sousedovi trvá, než odpoví na naše EIGRP pakety Pokud soused nepotvrdí příjem paketů, za jaký čas mu ho pošleme znovu How EIGRP uses these tables: EIGRP uses the Neighbor table to list adjacent routers. Topology table lists all learned routes to each destination Routing table contains the best route (successor route) and backup route (feasible successor route) When a neighbor adjacency is formed, it records the neighbor’s address and the interface through which it can be reached as an entry in the neighbor table. One neighbor table exists for each protocol-dependent module. The EIGRP neighbor table is comparable to the adjacencies database that link-state routing protocols use and serves the same purpose: to ensure bidirectional communication between each of the directly connected neighbors. When the hello packet is sent, it advertises a hold time (time a router reports a neighbor as reachable and operational). If a hello packet from a neighboring router is not received within the hold time, it expires, and DUAL is informed of the topology change. The neighbor-table includes information required by RTP. Sequence numbers are used to match acknowledgments with data packets (helping to check out-of-order packets). transmission list is used to queue packets for possible retransmission on a per-neighbor basis. Round-trip timers are kept in the neighbor-table entry to estimate an optimal retransmission interval.

Výstavba smerovací tabulky v EIGRP A router compares all Feasible Distances (FDs) to reach a specific network and then selects the route with the lowest FD and places it in the IP routing table; this is the successor route. The FD for the chosen route becomes the EIGRP routing metric to reach that network in the routing table.

Příklad na EIGRP tabulky Na směrovači C: The network shown illustrates router C’s EIGRP tables. Routers A and B have established a neighbor relationship with router C. Both routers A and B have paths to network 10.1.1.0/24, among many others that are not shown. Router A has an EIGRP metric of 1000 for 10.1.1.0/24, so router A advertises 10.1.1.0/24 to router C with a metric of 1000. Router C installs the route to 10.1.1.0/24 via router A in its EIGRP topology table with an advertised distance of 1000. Router B has network 10.1.1.0/24 with a metric of 1500 in its IP routing table, so router B advertises 10.1.1.0/24 to router C with an advertised distance of 1500. Router C places the route to 10.1.1.0/24 network via router B in the EIGRP topology table with an advertised distance of 1500. Router C has two entries to reach 10.1.1.0/24 in its topology table. The EIGRP metric for router C to reach both routers A and B is 1000. This cost (1000) is added to the respective advertised distance from each router, resulting in the feasible distances from router C to reach network 10.1.1.0/24 shown in the figure. Router C chooses the least-cost feasible distance, which is 2000, via router A, and installs it in the IP routing table as the best route to reach 10.1.1.0/24. The EIGRP metric in the routing table is equal to the feasible distance from the EIGRP topology table. Router A is the successor for the route to 10.1.1.0/24.

Konec Děkuji Vám za pozornost