Esercizi di Routing - the Netgroup at Politecnico di Torino

Transcript

Politecnico di Torino
Esercizi di Routing Statico IP e Aggregazione
Fulvio Risso
25 ottobre 2011
Indice
I.
Metodologia
4
1. Routing statico e aggregazione di route
1.1. Concetti principali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.1. Routing table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.2. Reti IP direttamente connesse . . . . . . . . . . .
1.1.3. Reti IP remote . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.4. Costi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.5. Route aggregate . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.6. Route maggiormente specifiche . . . . . . . . . .
1.1.7. Route di default . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1.8. Route a costi diversi . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Procedura per la definizione della routing table . . . . .
1.2.1. Lista e tipologia delle reti IP . . . . . . . . . . .
1.2.2. Definizione dell’albero di instradamento . . . . .
1.2.3. Determinazione della routing table . . . . . . . .
1.2.4. Determinazione di possibili aggregazioni di route
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
II. Esercizi
2. Esercizi
2.1. Esercizio
2.2. Esercizio
2.3. Esercizio
2.4. Esercizio
2.5. Esercizio
2.6. Esercizio
2.7. Esercizio
2.8. Esercizio
2.9. Esercizio
2.10. Esercizio
2.11. Esercizio
2.12. Esercizio
2.13. Esercizio
2.14. Esercizio
5
5
5
6
6
7
8
10
12
12
13
14
15
15
16
18
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
n.
1 .
2 .
3 .
4 .
5 .
6 .
7 .
8 .
9 .
10
11
12
13
14
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
19
19
19
20
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
III. Soluzioni
31
3. Soluzioni
3.1. Soluzione per l’esercizio n. 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1. Route con spazio di indirizzamento equivalente . . . . .
3.3.2. Route con massimizzazione dell’aggregazione . . . . . .
3.7.1. Indirizzamento volto a massimizzare l’aggregazione delle
3.7.2. Indirizzamento volto a minimizzare gli indirizzi allocati
3.10. Soluzione per l’esercizio n. 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.14.1. Caso 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.14.2. Caso 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.14.3. Caso 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.14.4. LAN 1 realizzata in tecnologia switching . . . . . . . . .
32
32
34
35
35
36
37
37
37
38
38
38
39
40
40
41
42
44
46
49
53
56
58
58
58
58
58
3
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
route su
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. . . . .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
R1
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Parte I.
Metodologia
4
1. Routing statico e aggregazione di route
La difficoltà maggiore di questa raccolta di esercizi consiste nella definizione del routing all’interno
di una rete IP. Si assume che la rete sia stata precedentemente configurata a livello IP, ossia che il
piano di indirizzamento sia stato definito e che le varie entità presenti sulla rete (hosts, routers) siano
correttamente configurate a livello di indirizzo/netmask.
Si ricorda che i concetti evidenziati in questi esercizi non dipendono dalla tipologia di routing
implementato nella rete (statico o dinamico) in quanto, a parità di topologia e di costi, tutti quanti gli
algoritmi convergeranno sullo stesso risultato. La differenza risiede nel fatto che il routing statico deve
essere configurato completamente a mano su ogni router e non è in grado di adattarsi autonomamente
a variazioni della topologia, mentre il routing dinamico agisce in autonomia e si adatta ad eventuali
variazioni topologiche della rete. Pertanto i concetti presentati hanno validità assolutamente generale,
indipendentemente da come il routing sia stato calcolato.
Per aiutare a risolvere gli esercizi presentati in questa raccolta, si riassumono prima i concetti
fondamentali per la definizione delle tabelle di routing, quindi si propone una metodologia per la
soluzione di questi esercizi.
1.1. Concetti principali
1.1.1. Routing table
La routing table è una tabella locale ad un router che in linea di principio elenca tutte le destinazioni
presenti in una rete. Nel mondo IP le destinazioni sono tutte le reti IP esistenti nella topologia
in esame. Ad esempio, nella topologia presentata nella figura seguente sono presenti 5 reti IP, che
corrispondono alle 5 righe presenti nella routing table.
Si noti che siccome il numero di righe presenti nella routing table dipende dal numero di destinazioni
IP presenti nella topologia in esame, è pertanto uguale per tutti i router appartenenti a quella topologia.
Ovviamente, essendo le destinazioni coincidenti con le reti IP presenti, tutti i router avranno la
stessa lista di destinazioni raggiungibili, mentre cambieranno i percorsi fatti per raggiungere quelle
destinazioni.
Per ogni destinazione presente nella routing table, vi sono tipicamente le seguenti informazioni:
• Tipologia di rete: indica la modalità con il quale il router ha “imparato” quella rete. Adottando la convenzione utilizzata dai routers Cisco, reti direttamente connesse sono indicate dalla
lettera “C”, reti conosciute attraverso il routing statico sono indicate con la lettera “S”, e cosı̀
via.
• Rete/Netmask: indica l’indirizzo di rete e la netmask associata, ossia l’address range (la
“destinazione”) oggetto di quella route.
• Next Hop: indirizzo dell’interfaccia che viene utilizzata per inoltrare il pacchetto verso la
destinazione. Il significato di questo campo cambia a seconda che la rete IP sia direttamente
connessa o meno e verrà pertanto dettagliato in seguito.
5
• Costo: esprime, attraverso un valore numerico, la distanza di quella rete rispetto al router in
esame. Ad esempio, una rete raggiungibile a costo 4 è più distante di una rete raggiungibile a
costo 2. Maggiori dettagli sul costo verranno forniti nella sezione 1.1.4.
Un esempio di routing table può essere visto in figura.
Type
C
C
S
S
S
R1
.1
.129
Routing
Network
10.0.2.0/25
10.0.2.128/30
10.0.2.132/30
10.0.0.0/24
10.0.1.0/24
table
NextHop
10.0.2.1
10.0.2.129
10.0.2.130
10.0.2.130
10.0.2.130
Network
10.0.2.128/30
Cost
0
0
1
2
2
R2
Network
10.0.2.132/30
.130
Network
10.0.2.0/25
Network
10.0.0.0/24
R3
Network
10.0.1.0/24
Mentre, a livello di numero di destinazioni presenti nella routing table non esistono differenze tra
una rete IP direttamente connessa al router e le reti IP remote (raggiungibili attraverso altri routers),
esistono alcune differenze relative a come sono ricavate le reti e come queste sono indicate nella routing
table.
1.1.2. Reti IP direttamente connesse
Le reti IP direttamente connesse sono quelle raggiungibili con l’instradamento diretto di IP. Ad esempio, le reti 10.0.2.0/25 e 10.0.2.128/30 per il router R1 della figura precedente sono direttamente
connesse (ed evidenziate in giallo in figura). Si noti che le reti direttamente connesse non sono quelle
fisicamente collegare al router in esame (ad es., tutte le reti Ethernet collegate al router), ma le reti
IP raggiungibili in instradamento diretto. Si noti anche come su una LAN fisicamente connessa al
router potrebbero esistere reti IP non direttamente raggiungibili.
La conoscenza delle reti direttamente connesse da parte di un router è automatica ed è determinata
dal fatto che il router ha una interfaccia appartenente a quella rete IP. Ad esempio, il router R1 della
figura precedente inserirà automaticamente le reti 10.0.2.0/25 e 10.0.2.128/30 nella sua routing table,
senza nessun intervento dell’amministratore dell’apparato e anche in assenza di routing dinamico.
Nel caso delle reti IP direttamente connesse, il valore di next hop presente nella routing table identifica l’indirizzo dell’interfaccia del router locale che verrà utilizzata per raggiungere quella destinazione.
Ad esempio, nella rete in figura il router R1 raggiungerà tutte le destinazioni 10.0.2.0/25 attraverso
la sua interfaccia con indirizzo 10.0.2.1/25: il valore del campo next hop di quella route sarà pertanto
10.0.2.1.
1.1.3. Reti IP remote
Le reti IP remote (ossia non direttamente connesse) sono quelle raggiungibili con l’instradamento
indiretto di IP, ossia i pacchetti diretti a quelle destinazioni devono essere inviati ad un router che li
farà proseguire verso quella destinazione. Ad esempio, le reti 10.0.0.0/24, 10.0.1.0/24 e 10.0.2.132/30
per il router R1 della figura precedente sono reti remote (ed evidenziate in verde in figura).
Le reti IP remote non sono conosciute automaticamente dal router. Pertanto è necessaria una
operazione esplicita di configurazione del router che può avvenire o attraverso l’amministratore di
6
rete (che configura una route statica per quella destinazione) oppure attraverso la configurazione di
un protocollo di routing dinamico (che si incarica di comunicare automaticamente al router corrente
l’elenco delle destinazioni remote). Solo a fronte di una di queste due azioni si vedranno le destinazioni
remote comparire nella routing table. Ad esempio, le reti remote sono evidenziate in figura dalla lettera
“S” nella corrispondente entry della routing table in quanto sono state impostate attraverso il routing
statico.
Per queste reti, il valore di next hop presente nella routing table identifica l’indirizzo dell’interfaccia
del prossimo router che verrà utilizzata per raggiungere quella destinazione. Ad esempio, nella rete in
figura il router R1 raggiungerà tutte le destinazioni 10.0.0.0/24 attraverso l’interfaccia di sinistra del
router R2, che ha indirizzo 10.0.2.130/30: il valore del campo next hop di quella route sarà pertanto
10.0.2.130.
La scelta di identificare come next hop l’interfaccia del prossimo router anzichè quella di uscita dal
router corrente è determinato dal fatto che le due cose sarebbero equivalenti solamente nel caso di
rete punto-punto. Infatti, dal disegno è evidente come un pacchetto che esca dall’interfaccia .129
di R1 non possa che essere ricevuto dall’interfaccia .130 di R2. Questo però non è vero nel caso
di reti con capacità broadcast: ad esempio, un router R1 potrebbe generare due pacchetti in uscita
da una sua interfaccia Ethernet, il primo destinato ad un router R2, il secondo destinato ad un
router R3, ambedue collegati alla stessa rete Ethernet (e con indirizzi IP appartenenti alla stessa
rete). Pertanto l’indicazione dell’interfacca di uscita non è sempre una indicazione sufficiente per
determinare il prossimo passo verso la destinazione, mentre l’indicazione della prossima interfaccia di
ingresso rende questa informazione non ambigua.
Si noti infine che l’indirizzo del next hop deve sempre essere raggiungibile attraverso instradamento
diretto dalla macchina IP in esame. Qualora questo non fosse verificato, lo studente ha sicuramente
fatto un errore.
1.1.4. Costi
Il costo di una rotta è necessario per privilegiare un percorso (a costo minore) rispetto ad un altro (a
costo maggiore). In realtà, questa informazione è presente nella tabella di routing prevalentemente per
debugging, ma non viene utilizzata dal router in quanto non saranno mai presenti route per la stessa
destinazione a costo diverso (il processo di creazione della routing table seleziona un solo percorso
verso ogni destinazione, che è il percorso migliore, e quindi le route alternative a costo superiore non
verranno visualizzate).
Il valore del costo di una route è, purtroppo, fortemente dipendente dal sistema operativo in uso. Ad
esempio, alcuni sistemi operativi (ad es. Windows) assegnano costi > 0 sia alle route connesse che a
quelle statiche; altri (ad es. Cisco IOS) assumono che sia le route connesse che quelle statiche abbiano
costo 0. In aggiunta, alcuni (ad es. Windows) permettono una sola metrica di costo (un numero puro),
mentre altri (ad es. Cisco IOS) gestiscono il costo come una coppia distanza amministrativa/metrica,
dove il primo numero esprime la bontà del protocollo usato per imparare quella route (ad es. una
route statica potrebbe essere considerata migliore di una route dinamica) mentre il secondo numero
esprime il vero costo, fatto salvo che la distanza amministrativa ha la precedenza nella scelta della
route migliore (ossia una route di costo 110/1 è sempre peggiore di una route a costo 1/12, ma una
route 1/10 ha la precedenza su una route 1/12).
Nei sistemi reali sia il costo delle route connesse che quello delle route statiche è fisso e stabilito a
priori. Il primo non può nemmeno essere variato dall’amministratore, mentre sul secondo è possibile
intervenire manualmente differenziando il costo di varie route1 . La ragione di questo costo preimposta1
In realtà ad esempio nel sistema Cisco IOS è possibile variare solamente la distanza amministrativa, ma non il costo
vero e proprio. In questo caso è possibile definire una route statica con costo tale che viene prescelta solamente nel
caso in cui un protocollo dinamico non apprenda una route per quella destinazione, lasciando cosı̀ la preferenza al
7
to nel caso delle route statiche sta nell’impossibilità, da parte dell’apparato, di conoscere l’effettiva
distanza della rete da sè stesso e quindi il costo viene preimpostato ad un valore di default.
In questa dispensa ci si astrarrà da ogni particolare dispositivo reale e si adotterà la seguente
convenzione:
• il costo è un numero singolo (non una coppia distanza amministrativa/costo)
• ove non diveramente specificato, le route connesse hanno costo 0 (non modificabile), mentre
quelle statiche hanno un costo che dipende dalla effettiva distanza rispetto al router in esame,
ricavato sommando il costo di attraversamento dei link (e posto convenzionalmente pari a 1)
verso la destinazione (ad esempio, la figura precedente mostra alcune route statiche a costo 1 e
altre a costo 2). In ogni caso, il costo può essere variato nel momento in cui l’amministratore di
rete abbia qualche necessità particolare.
Si rammenta pertanto allo studente di controllare la convenzione in uso sul dispositivo reale per
quanto riguarda i costi e procedere ai necessari adattamenti rispetto alla teoria presentata in questa
dispensa.
1.1.5. Route aggregate
Il modello di routing IP prevede che due o più route possano essere sostituite con una route aggregata
equivalente. L’idea di base è che se una destinazione D1 si raggiunge attraverso un certo next hop
NH1 e una destinazione D2 si raggiunge attraverso lo stesso next hop NH1, le destinazioni D1 e D2
possono essere “fuse” insieme in una destinazione equivalente D1-D2.
Il vantaggio dell’aggregazione è che il numero di route nella routing table diminuisce, favorendo il
lavoro dei router nelle operazioni di inoltro dei pacchetti IP verso le destinazioni.
Esistono due condizioni per poter fondere insieme due (o più) route e sostituirle con una route
aggregata equivalente:
• (obbligatorio) le route in esame devono condividere lo stesso next hop;
• (parzialmente obbligatorio) le route in esame devono essere aggregabili, ossia deve esistere un
address range che inglobi esattamente gli address range originali.
Le figura seguente presenta un esempio di aggregazione: le sei reti evidenziate in verde condividono
lo stesso next hop per quanto riguarda il router R1 e pertanto possono essere potenzialmente aggregate.
Tuttavia è necessario che sia rispettato anche il secondo requisito2 : gli spazi di indirizzamento
sostitutivi devono essere equivalenti a quelli originali. A questo punto sarà possibile sostituire le due
reti punto-punto con una route equivalente verso la rete 10.0.4.0/29, mentre le quattro reti /24 possono
essere aggregate insieme da una rete 10.0.0.0/22.
2
protocollo dinamico ove possibile.
Si vedrà in seguito che questo requisito può essere parzialmente rilassato.
8
Type
C
S
S
S
S
S
S
Routing
Network
10.0.4.8/30
10.0.4.0/30
10.0.4.4/30
10.0.0.0/24
10.0.1.0/24
10.0.2.0/24
10.0.3.0/24
table
NextHop
10.0.4.9
10.0.4.10
10.0.4.10
10.0.4.10
10.0.4.10
10.0.4.10
10.0.4.10
Cost
0
2
1
2
2
3
3
S
10.0.4.0/29
10.0.4.10
2
S
10.0.0.0/22
10.0.4.10
2
Reti con lo stesso next hop (reti
potenzialmente aggregabili)
R1
R2
10.0.4.8/30
.9
R3
10.0.4.4/30
10.0.4.0/30
R4
.10
Network
10.0.2.0/24
Network
10.0.0.0/24
Network
10.0.1.0/24
Network
10.0.3.0/24
Nell’operazione di aggregazione non è importante che le route abbiano lo stesso costo: il costo
non viene infatti utilizzato dal router durante l’instradamento, ma viene utilizzato a priori per determinare la route da usare in presenza di route multiple per la stessa destinazione. Pertanto è possibile
aggregare insieme route con costi diversi assegnando alla route aggregata un costo “convenzionale”
(deciso dall’operatore), con l’unico vincolo che nel momento in cui ci siano rotte multiple per la stessa
destinazione queste abbiano valori di costo tali da far prevalere la rotta che si ritiene essere migliore.
Si noti come l’aggregazione della rete 10.0.4.0/29 sia stata resa possibile dalla particolare disposizione
di quelle reti IP nella topologia in esame: se le reti fossero state assegnate in ordine crescente da sinistra
a destra (10.0.4.0/30 tra R1 ed R2, 10.0.4.4/30 tra R3 ed R3, 10.0.4.8/30 tra R3 ed R4) non sarebbero
state aggregabili. Infatti le reti remote 4.4/30 e 4.8/30 non possono essere aggregate in un singolo
addressing range /29 (i range validi sono 4.0/29, che non comprende la rete 4.8/30, e 4.8/29, che non
comprende la rete 4.4/30). Ne consegue che il modo con cui sono assegnati gli indirizzi all’interno
della rete riveste un’importanza fondamentale nel permettere o meno l’aggregazione delle route.
È interessante notare che il concetto di aggregazione cambia la semantica delle informazioni presenti
in ogni route. Mentre la definizione originaria di route prevedeva che ogni route fosse associata ad
una rete, a questo punto ogni route è associata ad un address range. In altre parole, l’indicazione
network/netmask presente in ogni route non identifica più una rete IP, ma può identificare un insieme
di reti IP aggregate, ossia un address range. In aggiunta, un indirizzo che nelle reti originali non
era utilizzabile per un host (ad esempio perchè indirizzo di rete oppure broadcast) diventa invece
apparentemente usabile nel momento in cui si considerino gli address range aggregati (si veda ad
esempio l’indirizzo 10.0.1.255 che è un indirizzo broadcast nella rete originale in figura, mentre diventa
apparentemente un indirizzo di un host nella rotta aggregata 10.0.0.0/22).
Questo tuttavia non comporta particolari problemi perchè è vero che un eventuale pacchetto destinato a quel (presunto) host viene inoltrato verso la destinazione, ma è vero anche che questo pacchetto
verrà prima o poi scartato da uno dei prossimi router che, causa la sua prossimità con la rete di destinazione, non può più gestire gli indirizzi aggregati e deve pertanto avere le rotte maggiormente precise,
secondo il principio per cui l’aggregazione è minore muovendosi dal centro della rete alla periferia.
Infine, si ricorda che l’aggregazione è inefficace per le reti direttamente connesse. In linea di principio
sono route come le altre e potrebbero essere aggregate; in pratica, però, sono configurate in automatico
dal router in quanto originate da reti IP direttamente connesse e non sono cancellabili dalla routing
9
table. Pertanto, a differenza delle route di altro tipo (ad esempio quelle statiche), queste route non
possono essere sostituite da altre route a causa dell’impossibilità di cancellarle dalla routing table.
1.1.6. Route maggiormente specifiche
Il routing IP supporta anche il concetto di route maggiormente specifica. In pratica è possibile definire
due route i cui spazi di indirizzamento si sovrappongono parzialmente e in caso di match su ambedue
le route ha la meglio quella maggiormente specifica, ossia quella che ha un prefix length maggiore (una
route verso uno spazio di indirizzamento /30 è maggiormente specifica rispetto ad una route verso uno
spazio /24).
La figura seguente può aiutare a chiarire meglio il concetto.
Type Network
S
10.0.3.0/24
NextHop
10.0.4.1
Type Network
S
10.0.0.0/22
R1
.1
NextHop
10.0.4.6
R2
10.0.4.0/30
.2
Cost
1
Cost
1
Network
10.0.2.0/24
R3
10.0.4.4/30
.5
Network
10.0.3.0/24
.6
Network
10.0.0.0/24
Network
10.0.1.0/24
Il router R2 in figura ha due route: una per l’address range 10.0.0.0/22 verso R3, e una per l’address
range 10.0.3.0/24 verso R1. Si supponga che il router R2 abbia un pacchetto IP da inoltrare verso
l’host 10.0.2.2: questo indirizzo di destinazione è compreso nell’address range 10.0.0.0/22 e pertanto
verrà inviato verso destra. Si supponga ora che R2 debba inoltrare un pacchetto all’host 10.0.3.3:
questo host appartiene sia all’address range della prima route (10.0.3.0/24) che a quello della seconda
(10.0.0.0/22). Dal momento che le route possono riferirsi a percorsi diversi (infatti, la prima punta a
sinistra, la seconda a destra) è necessario un criterio univoco per determinare la route vincente. Nel
mondo IP, il criterio è che la route maggiormente specifica vince. In questo caso, pertanto, il
pacchetto verrà inoltrato verso R1.
Questo concetto apre la possibilità di effettuare aggregazioni di route in maniera molto più efficace
rispetto a quanto enunciato in precedenza, in quanto l’aggregazione di route IP può in realtà coinvolgere
un address range maggiore rispetto a quello risultante dalla pura unione delle route coinvolte.
Anche in questo caso ci sia aiuta con una figura per chiarire meglio il concetto.
10
Type
C
S
S
S
S
S
S
Routing table (R1)
Network
NextHop
10.0.4.8/30
10.0.4.9
10.0.4.0/30
10.0.4.10
10.0.4.4/30
10.0.4.10
10.0.0.0/24
10.0.4.10
10.0.1.0/24
10.0.4.10
10.0.2.0/24
10.0.4.10
10.0.3.0/24
10.0.4.10
Cost
0
2
1
2
2
3
3
Routing table (R1)
Type Network
NextHop
C
10.0.4.8/30
10.0.4.9
S
10.0.0.0/21
10.0.4.10
Cost
0
1
Reti con lo stesso next hop (reti
potenzialmente aggregabili)
R1
R2
10.0.4.8/30
.9
R3
10.0.4.4/30
10.0.4.0/30
R4
.10
Network
10.0.2.0/24
Network
10.0.0.0/24
Network
10.0.1.0/24
Network
10.0.3.0/24
In questo esempio è possibile aggregare sotto una stessa route addirittura tutte le destinazioni che
hanno lo stesso next hop router (ed evidenziate in figura), ad esempio sostituendole con una singola
route per l’address range 10.0.0.0/21. Questo spazio di indirizzamento comprende gli indirizzi da
10.0.0.0 a 10.0.7.255 e quindi raggruppa tutte le destinazioni che erano precedentemente conosciute
attraverso le singole route. Questo address range comprenderà anche le destinazioni 10.0.4.8/30 che
invece non fanno capo al next hop 10.0.4.10: questo non rappresenta un problema in quanto per queste
destinazioni è comunque presente un route maggiormente specifica.
È interessante notare come il nuovo address range 10.0.0.0/21 include in realtà altre destinazioni
che non sarebbero comprese dalla semplice unione degli spazi di indirizzamento delle singole route,
ossia il range di indirizzi che va da 10.0.4.12 a 10.0.7.255. Questo normalmente non rappresenta un
problema perchè quelle destinazioni non sono comunque raggiungibili sulla rete e pertanto quello che
solitamente succede è che un router inoltri pacchetti per quelle destinazioni in una certa direzione, ma
prima o poi un router su quel percorso rileverà che quella destinazione non è raggiungibile e pertanto
scarterà il pacchetto.
Facendo riferimento all’esempio della figura precedente, si evidenziano i comportamenti della rete a
fronte di tre ipotetici pacchetti:
• Pacchetto destinato all’host 10.0.1.1: l’indirizzo di destinazione è compreso nella route 10.0.0.0/21
e pertanto viene correttamente inoltrato verso R2.
• Pacchetto destinato all’host 10.0.4.10: l’indirizzo di destinazione è compreso sia nello spazio
di indirizzamento della route 10.0.0.0/21, che in quello della route 10.0.4.8/30. In questo caso
vince la route maggiormente specifica e pertanto il pacchetto viene correttamente inoltrato in
instradamento diretto verso la destinazione 10.0.4.10.
• Pacchetto destinato all’host 10.0.7.7: l’indirizzo di destinazione è compreso nella route 10.0.0.0/21
e pertanto viene inoltrato verso R2. Ovviamente quella destinazione non esiste nella rete, ma
poco importa: il router R2 si accorgerà che quella rete non esiste e pertanto cancellerà il pacchetto dalla memoria senza inoltrarlo da nessuna altra parte. Ovviamente, il router R2 potrebbe
non accorgersene (anche lui potrebbe avere una route che comprende anche l’indirizzo 10.0.7.7)
ma probabilmente prima o poi qualche router se ne accorgerà e dropperà il pacchetto.
11
Uno dei problemi di che può sorgere utilizzando la tecnica di aggregazione con route più estese
(spesso indicate come supernet routes) rispetto allo spazio di indirizzamento delle route originali è
la creazione di loop nell’inoltro dei pacchetti. Si supponga ad esempio che R1 in figura abbia una
route di default verso destra, mentre R2 abbia una route di default verso sinistra. In questo caso
un pacchetto destinato all’host 20.2.2.2 non è compreso in nessuna route specifica e deve pertanto
seguire la strada indicata nella default route. A questo punto, però, R1 invierà il pacchetto ad R2,
che lo inoltrerà nuovamente ad R1 e cosı̀ via fino a quando il pacchetto verrà tolto dalla rete a causa
dell’esaurimento del suo tempo di vita.
In generale il problema dei loop può comparire quando si fa uso di supernets: è compito dell’amministatore di rete progettare il routing in modo che questo non accada.
Si ricorda infine che la tabella di routing è diversa su ogni router. Pertanto le modalità con cui si
possono gestire le aggregazioni varia di router in router a seconda di come possono essere aggregati
tra di loro gli spazi di indirizzamento delle varie reti.
1.1.7. Route di default
Estendendo ulteriormente il concetto di aggregazione, è possibile vedere come il router R1 potrebbe
anche scegliere altri address range per aggregare le sue rotte: invece di specificare l’address range
10.0.0.0/21, potrebbe specificare una default route che servirebbe tutte le destinazioni che si raggiungono attraverso un certo next hop. In questo caso, la routing table di R1 diventerebbe:
Type Network
C
10.0.4.8/30
S
0.0.0.0/0
NextHop
10.0.4.9
10.0.4.10
Cost
0
1
La scelta di un’opzione piuttosto dell’altra è determinata dal contesto e dalla sensibilità dell’operatore. In generale, con una default route è possibile aggregare tutte le route in una certa direzione,
sostituendo N route che convergono sullo stesso next hop con una sola. Tuttavia può essere utilizzata
una sola volta (ovviamente non possono esserci due default route).
In pratica, la route di default è comunemente usata nel momento in cui una rete utente è collegata ad
Internet, in quanto permette di raggiungere tutte le destinazione su internet senza doverle esplicitare
una per una.
1.1.8. Route a costi diversi
È possibile indicare in una routing table due route alternative a costi diversi, come in questo esempio3 :
Type Network
S
20.2.2.0/24
S
20.2.2.0/24
NextHop
30.3.3.3
40.4.4.4
Cost
2
3
In questo caso, il router sceglierà la prima route verso la rete 20.2.2.0 in quanto ha costo inferiore
ed ignorerà la seconda route. Tuttavia, nel caso in cui la prima route divenisse irraggiungibile (ad
esempio l’interfacca verso il next hop 30.3.3.3 subisse un guasto), la prima route diventerebbe inutile e
verrebbe utilizzata la seconda route che presenta un percorso alternativo verso la stessa destinazione.
Questa configurazione viene comununemente indicata come “route di backup”.
3
Si noti che questo esempio non ha nulla a che fare con la topologia utilizzata sin qui. Infatti, route alternative a costo
diverso hanno senso solamente nel caso ci siano percorsi alternativi verso una certa destinazione, cosa qui impossibile
dal momento che la topologia non presenta magliature.
12
L’utilità di questa configurazione è comunque molto limitata. Come si è visto dalla teoria, le route
statiche di backup tendono a non funzionare in quanto il router non è in grado di rilevare guasti
su reti non direttamente connese a sè stesso (anzi, in certi casi non vengono rilevati perfino alcuni
di questi guasti; ad esempio il router in esame potrebbe non accorgersi quando l’interfaccia 30.3.3.3
viene spenta) e questo può provocare dei loops nei pacchetti. Infatti la prassi è di usare con molta
parsimonia questa funzione nel caso di routing statico; con routing dinamico invece essa non è più
necessaria in quanto il protocollo di routing provvede a ricalcolare gli instradamenti senza la necessità
della “route di backup”.
In secondo luogo, con questa tipologia di configurazione si inserisce un ulteriore livello di ambiguità
nelle route dopo quello introdotto dalle route sovrapposte, in quanto un pacchetto può fare matching
anche su regole con costi diversi. In caso di ambiguità l’algoritmo di scelta della route privilegierà
nell’ordine (1) la route maggiormente specifica, quindi (2) quella a costo inferiore. Questo equivale
a dire che le route a costo superiore devono avere lo stesso prefix length di quelle a costo inferiore,
altrimenti o non verranno mai scelte (se si riferiscono a supernets) oppure verranno scelte sempre (se
sono maggiormente specifiche).
Ad esempio, con la seguente routing table:
Type Network
S
20.2.2.0/24
S
20.2.2.0/23
NextHop
30.3.3.3
40.4.4.4
Cost
2
3
la seconda route non verrà mai scelta per le destinazioni 20.2.2.0/24 in quanto la prima route è
maggiormente specifica.
Viceversa, con questa configurazione:
Type Network
S
20.2.2.0/24
S
20.2.2.0/25
NextHop
30.3.3.3
40.4.4.4
Cost
2
3
la seconda route verrà sempre scelta per le destinazioni 20.2.2.0/25 in quanto maggiormente specifica
per queste destinazioni, indipendentemente dal costo. L’unico caso in cui il costo entra in gioco nella
scelta della route è pertanto quando le due reti destinazioni sono identiche, ma la route differisce per
il valore del costo.
1.2. Procedura per la definizione della routing table
Avendo evidenziato i concetti alla base del routing e dell’aggregazione delle route, si propone a questo
punto una metodologia per la definizione della routing table. Anche se questa metodologia mira
semplicemente a ricavare la routing table di ogni router, può essere sfruttata anche per definire un
piano di indirizzamento che abbia maggiori capacità di aggregazione. Infatti, come visto in precedenza,
l’aggregazione di route dipende fortemente da come sono state assegnate le reti IP sulla topologia
in esame e pertanto l’amministratore di rete dovrà assegnare gli indirizzi in modo, se possibile, da
favorirne l’aggregabilità nel routing.
La metodologia proposta comprende i seguenti passi:
• Determinazione della lista delle reti IP presenti nella topologia in esame e tipologia delle reti
stesse (reti direttamente connesse / reti remote)
• Definizione dell’albero di instradamento verso ogni rete IP individuata al punto precedente
13
• Determinazione della routing table, con una route per ogni rete
• Determinazione di possibili aggregazioni di route
R1
.1
R2
10.0.0.128/30
.129
.130
R3
10.0.0.132/30
.134
.133
Network: 10.0.2.0/25
.1
.1
Network: 10.0.1.0/24
La spiegazione farà uso della rete di esempio illustrata nella figura seguente.
Network: 10.0.0.0/24
È importante notare che la procedura di calcolo della routing table deve essere ripetuta per
ogni router; ad esempio nella rete precedente dovrà essere ripetuta 3 volte (in quanto sono presenti 3
router). Infatti, anche se il percorso scelto da un router verso una destinazione D non è completamente
svincolato dal percorso che faranno altri router per raggiungere la stessa destinazione (in altre parole, se
R1 raggiunge la rete 10.0.0.0/24 mandando i pacchetti verso R2, R2 non può raggiungere la stessa rete
mandando i pacchetti verso R1), l’albero di instradamento definisce i percorsi migliori da un punto
verso tutte le possibili destinazioni. Ne consegue che, cambiando il punto iniziale da cui vengono
calcolati i percorsi (ossia il router di cui si sta calcolando la routing table) cambierà la routing table
e pertanto ogni router dovrà calcolare “autonomamente” la sua tabella di instradamento.
1.2.1. Lista e tipologia delle reti IP
In questo passo è necessario semplicemente evidenziare quali sono le reti IP presenti nella topologia
in esame, distinguendo tra reti IP direttamente connesse (ossia raggiungibili attraverso instradamento
diretto dal router in esame) e remote (ossia raggiungibili attraverso instradamento indiretto, ossia il
pacchetto viene recapitato al prossimo router verso la destinazione).
Il risultato sulla rete di esempio è evidenziato in figura.
R1
.1
R2
10.0.0.128/30
.129
.130
R3
10.0.0.132/30
.134
.133
Network: 10.0.2.0/25
.1
.1
Network: 10.0.0.0/24
14
Network: 10.0.1.0/24
1. Lista e tipologia delle reti IP
1.2.2. Definizione dell’albero di instradamento
Dato l’elenco delle destinazioni raggiungibili è necessario calcolare l’albero di instradamento, ossia i
percorsi seguiti dai pacchetti da un dato router verso tutte le destinazioni.
Nel caso di una topologia semplice (come quella in figura) è possibile utilizzare l’innata capacità
umana di determinare i percorsi più brevi. Con topologie più complesse è possibile utilizzare algoritmi
per il calcolo dello shortest path, ad esempio l’algoritmo di Dijkstra.
Il risultato di questo passo sarà la modellizzazione della topologia in termini di grafo aciclico (o
albero), rappresentante i percorsi per giungere a tutte le destinazioni presenti nella rete.
Il risultato sulla rete di esempio è evidenziato in figura; in questo caso il risultato è particolarmente
banale grazie alla mancanza di cicli nella rete originale, che impedisce il formarsi di percorsi multipli
verso una stessa destinazione.
2. Definizione dell’albero di instradamento
R2
R3
Net1
Ne4
R1
Net3
Net5
Net2
Albero di instradamento
R1
Net2
Costi di attraversamento
dei link
1
1
Net1
Net3
Net5
1
1
Net4
1
Si noti come in questo risultato siano importanti i costi di raggiungimento delle varie reti, che sono
determinati dai costi di attraversamento dei routers (supposti unitari nella rete d’esempio ed evidenziati con il loro valore “1” nell’albero di instradamento). Ad esempio, la rete Net5 sarà raggiungibile
a costo 3 a partire dal router R1. I costi sono necessari per poter privilegiare un percorso rispetto
ad un altro (e scegliere quello a costo migliore) nel momento in cui percorsi multipli esistono per una
stessa destinazione.
Si noti anche come i routers non siano presenti nel grafo della topologia: l’obiettivo è quello
di determinare il percroso migliore verso ogni destinazione e i router intermedi non offrono nessuna
informazione utile nell’albero di instradamento. Pertanto possono essere tranquillamente omessi in
questo passo.
1.2.3. Determinazione della routing table
Una volta ricavato l’albero di instradamento, la scrittura della routing table è una operazione puramente meccanica. Ogni destinazione (ossia ogni rete IP) deve essere scritta all’interno della routing table con le informazioni richieste (tipologia di route, rete/netmask, next hop, costo). L’unica
15
avvertenza è relativa alla differenza tra le reti connesse/remote a causa principalmente del diverso
valore del next hop nei due casi. Cosı̀, ad esempio, per la rete Net2 (direttamente connessa) la entry
nella routing table sarà:
Type Network
C
10.0.2.0/25
NextHop
10.0.2.1
Cost
0
dove la tipologia della route è “C” (“connected”) e il next hop è l’interfaccia del router stesso che
viene utilizzata per raggiungere quelle destinazioni in instradamento diretto.
Invece, per la rete Net5 (remota) la entry nella routing table sarà:
Type Network
S
10.0.0.0/24
NextHop
10.0.2.130
Cost
2
dove la tipologia della route è “S” (“static”) e il next hop è l’interfaccia del prossimo router che viene
utilizzata per raggiungere quelle destinazioni in instradamento indiretto.
Il risultato sulla rete di esempio è evidenziato nella figura seguente, che riporta la routing table di
tutti i routers presenti nella topologia in esame.
3. Determinazione della routing table
Routing table (R1)
Network
NextHop
10.0.2.0/25
10.0.2.1
10.0.2.128/30 10.0.2.129
10.0.2.132/30 10.0.2.130
10.0.0.0/24
10.0.2.130
10.0.1.0/24
10.0.2.130
R1
.1
R2
10.0.2.128/30
.129
Cost
0
0
1
2
2
.130
Type
C
C
C
S
S
Routing table (R3)
Network
NextHop
10.0.2.132/30 10.0.2.134
10.0.0.0/24
10.0.0.1
10.0.1.0/24
10.0.1.1
10.0.2.0/25
10.0.2.133
10.0.2.128/30 10.0.2.133
R3
10.0.2.132/30
.134
.133
Routing table (R2)
Type Network
NextHop
10.0.2.132/30 10.0.2.133
C
10.0.2.128/30 10.0.2.130
S
10.0.0.0/24
10.0.0.134
S
10.0.1.0/24
10.0.1.134
S
10.0.2.0/25
10.0.2.129
Network: 10.0.2.0/25 C
Cost
0
0
1
1
1
.1
.1
Cost
0
0
0
2
1
Network: 10.0.1.0/24
Type
C
C
S
S
S
Network: 10.0.0.0/24
Anche se, come detto in precedenza, il costo non è particolarmente significativo in una routing table,
è fondamentale per calcolare il percorso migliore per raggiungere quella destinazione. Si noti pertanto
come il costo di attraversamento per giungere alla rete Net1 sia pari a zero, quello per giungere alla
rete Net3 sia pari a 1 e quello per giungere alla rete Net4 sia pari a 2. Il costo “S” vicino alla rete Net4
è pertanto ininfluente alla soluzione dell’esercizio ed entrerebbe in gioco solamente qualora ci fossero
altre destinazioni raggiungibili oltre Net4.
1.2.4. Determinazione di possibili aggregazioni di route
L’ultimo passo si riferisce alla determinazione delle aggregazioni di route ed è, in un certo senso,
soggettivo. Il criterio che deve essere sicuramente soddisfatto è quello per cui le route aggregabili sono
16
quelle che condividono lo stesso valore di next hop, e queste route devono essere relative a reti non
direttamente connesse (in quanto le route direttamente connesse non possono essere cancellate dalla
routing table).
La non oggettività dell’operazione sta nel numero di route da aggregare in un certo address range e
nell’address range da utilizzare. L’operatore più fare scelte differenti a seconda che privilegi le capacità
di l’aggregazione e quindi utilizzi supernet anche molto ampie (fino alla route di default), oppure che
cerchi di minimizzarne i possibili effetti collaterali limitandosi a sostituire un certo numero di route con
un nuovo address range che sia esattamente equivalente (ossia l’unione degli address range originali
deve essere uguale al nuovo address range).
La figura seguente propone ambedue le soluzioni: nel caso dei routers R1 ed R2 vengono aggregate
due reti /24 con l’equivalente /23, mentre nel caso del router R3 due reti remote (appartenenti a due
address range non aggregabili esattamente con un nuovo address range) vengono sostituite da una
route di default.
Le routing table risultanti sono riportate nella figura seguente.
4. Determinazione di possibili aggregazioni di route
Type
C
C
S
S
S
Routing table (R1)
Network
NextHop
10.0.2.0/25
10.0.2.1
10.0.2.128/30 10.0.2.129
10.0.2.132/30 10.0.2.130
10.0.0.0/24
10.0.2.130
10.0.1.0/24
10.0.2.130
S
R1
.1
10.0.0.0/23
Cost
0
0
1
2
2
10.0.2.130
.130
R3
.134
.133
Routing table (R2)
Type Network
NextHop
10.0.2.132/30 10.0.2.133
C
10.0.2.128/30 10.0.2.130
S
10.0.0.0/24
10.0.0.134
S
10.0.1.0/24
10.0.1.134
S
10.0.2.0/25
10.0.2.129
10.0.0.0/23
Cost
1
1
1
1
1
10.0.2.134
17
2
Routing table (R3)
Network
NextHop
10.0.2.132/30 10.0.2.134
10.0.0.0/24
10.0.0.1
10.0.1.0/24
10.0.1.1
10.0.2.0/25
10.0.2.133
10.0.2.128/30 10.0.2.133
10.0.2.132/30
Network: 10.0.2.0/25 C
S
10.0.2.133
2
R2
10.0.2.128/30
.129
Type
C
C
C
S
S
0.0.0.0/0
.1
.1
Network: 10.0.0.0/24
1
Cost
0
0
0
2
1
Network: 10.0.1.0/24
S
Parte II.
Esercizi
18
2. Esercizi
2.1. Esercizio n. 1
Definire l’albero di instradamento di tutti i nodi della rete in figura. Scrivere inoltre la tabella di
routing di ogni router, in forma (router di destinazione - next hop router).
3
A
B
2
1
2
C
D
5
4
E
2.2. Esercizio n. 2
Definire l’albero di instradamento di tutti i nodi della rete in figura. Scrivere inoltre la tabella di
routing di ogni router, in forma (router di destinazione - next hop router).
A
2
D
3
2
1
B
1
2
E
C
G
1
1
4
F
19
4
H
2.3. Esercizio n. 3
Data la rete in figura, ricavare la routing table di R1 aggregando le route in modo da:
• comprendere spazi di indirizzamento esattamente equivalenti a quelli originali
• (oppure) ottenere il minor numero possibile di entry nella routing table.
I numeri in corsivo sulla rete rappresentano i costi di attraversamento dei link; si suppongano unitari
i costi non esplicitamente indicati in figura.
Address range
130.192.0.0/22
.2.1/27
.2.37/30
.2.41/30
R1
1
R2
5
R3
.2.33/30
1
.0.254/24+
.1.126/25
.1.254/25
2.4. Esercizio n. 4
Address range
130.192.0.0/22
.2.1/27
.2.37/30
.2.41/30
R1
1
R2
.0.254/24+
.1.126/25
2
R3
.2.33/30
3
20
.1.254/25
2.5. Esercizio n. 5
Internet
1.254/23
213.205.24.25/30
Address range
130.192.0.0/22
3
3.158/27
3.186/30
R1
R3
4
1
R2 3.188/30
2.254/24
3.182/29
21
1
3.194/30
R4
3.126/25
3.197/30
3.174/28
2.6. Esercizio n. 6
Data la rete stessa rete dell’esercizio precedente (e indicata in figura), ricavare la routing table di R4
ottenuta cercando di ottenere il minor numero possibile di entry nella routing table. Si evidenzi se il
numero di route è maggiore o minore rispetto a quelle presenti nel router R1 e ne si spieghi il motivo.
Internet
1.254/23
213.205.24.25/30
Address range
130.192.0.0/22
3
3.158/27
3.186/30
R1
R3
4
1
R2 3.188/30
2.254/24
3.182/29
22
1
3.194/30
R4
3.126/25
3.197/30
3.174/28
2.7. Esercizio n. 7
Data la rete in figura, definire un piano di indirizzamento che:
• massimizzi l’aggregazione delle route su R1
• (oppure) minimizzi il numero di indirizzi allocati per la gestione della rete.
R1
Address range
130.192.0.0/23
2
R2
R3
60 hosts
120 hosts
23
10 hosts
27 hosts
1
2.8. Esercizio n. 8
Data la rete in figura, definire un piano di indirizzamento che:
• massimizzi l’aggregazione delle route su R1 (sia nel caso in cui lo spazio di indirizzamento
aggregato sia esattemente equivalente a quello originale, sia nel caso in cui vengano gestite route
attraverso supernets)
• (oppure) minimizzi il numero di indirizzi allocati per la gestione della rete.
R1
Address range
130.192.0.0/24
2
R2
R3
1
70 hosts
80 hosts
24
14 hosts
25 hosts
1
2.9. Esercizio n. 9
Basandosi sull’esercizio precedente e data la rete in figura (identica al caso precedente tranne per i
costi assegnati ai links), si definisca un piano di indirizzamento che massimizzi l’aggregazione delle
route su R1, sia nel caso in cui lo spazio di indirizzamento aggregato sia esattamente equivalente a
quello originale, sia nel caso in cui vengano gestite route attraverso supernets.
R1
Address range
130.192.0.0/24
1
R2
R3
1
70 hosts
80 hosts
25
14 hosts
25 hosts
1
2.10. Esercizio n. 10
Realizzare un piano di indirizzamento per la rete in figura che massimizzi l’aggregazione di route sul
router R2. Scrivere inoltre la routing table di tutti i routers, supponendo che si voglia massimizzare
l’aggregazione delle route (sono ammesse supernets, ma non la route di default).
Si noti che per le reti indicate con l’asterisco in figura è prevista l’esigenza di aggiungere un certo
numero di hosts in futuro.
120 hosts
160 hosts*
120 hosts*
R1
R2
1
2
Address range:
130.192.0.0/22
R3
3
R4
27 hosts
248 hosts
26
Realizzare un piano di indirizzamento per la rete in figura che massimizzi l’aggregazione di route sul
router R1. Scrivere inoltre la routing table di tutti i routers, supponendo che si voglia massimizzare
l’aggregazione delle route (sono ammesse supernets).
500 hosts
50 hosts*
500 hosts
100 hosts*
Internet
1
R2
R1
Address range:
130.192.0.0/21
1
4
33 hosts
R3
210 hosts
R4
1
5 hosts
27
120 hosts
10 hosts
Data la stessa topologia dell’esercizio precedente (ma con diversi costi dei link), realizzare un piano
di indirizzamento per la rete in figura che massimizzi l’aggregazione di route sul router R1. Scrivere
inoltre la routing table di tutti i routers, supponendo che si voglia massimizzare l’aggregazione delle
route (sono ammesse supernets).
500 hosts
50 hosts*
500 hosts
100 hosts*
Internet
1
R2
R1
Address range:
130.192.0.0/21
1
1
33 hosts
R3
210 hosts
R4
1
5 hosts
28
120 hosts
10 hosts
Data la topologia dell’esercizio precedente e le relative routing table degli apparati, il gestore della rete
ha deciso di configurare alcune rotte statiche aggiuntive di backup per poter reagire automaticamente
ad alcuni guasti che potrebbero verificarsi nella rete.
In particolare, il gestore vuole garantire al router R1 la raggiungibilità delle LAN collegate ad R4
(raggiungibili di preferenza attraverso R3) anche a fronte del collegamento R3-R4 (in questo caso si
vuole che il percorso sia attraverso R2). Il gestore ha pertanto modificato le routing table di R1 ed
R3 come si vede dalla figura seguente (le route direttamente connesse vengono omesse per chiarezza):
500 hosts
130.192.7.224/30
7.225/30
130.192.0.0/23
5.1/24
7.217/30
130.192.7.216/30
130.192.7.128/26
33 hosts
7.129/26
6.1/24
130.192.7.220/30
R3
7.233/30
1
7.209/29
130.192.7.232/30
130.192.6.0/24
130.192.7.208/29
210 hosts
5 hosts
R1 (only static routes)
====================================
S 130.192.0.0/21
130.192.7.218
1
S 130.192.6.0/23
130.192.7.230
1
S 130.192.7.220/30 130.192.7.218
1
S 0.0.0.0/0
130.192.7.224 10
S 130.192.7.0/25
130.192.7.218
2
S 130.192.7.192/28 130.192.7.218
2
4.1/24
7.221/30
R2
1
1
130.192.7.228/30
7.230/30
0.1/23 2.1/23
1
R1
130.192.2.0/23
100 hosts*
130.192.5.0/24
Internet
500 hosts
130.192.4.0/24
50 hosts*
R4
7.1/25
130.192.7.0/25
120 hosts
7.193/28
130.192.7.192/28
10 hosts
==================================
S 130.192.7.0/25
130.192.7.234 1
S 130.192.7.192/28 130.192.7.234 1
S 130.192.7.220/30 130.192.7.234 1
S 0.0.0.0/0
130.192.7.229 2
Determinare se la modifica introdotta dal gestore è efficace; in caso negativo evidenziarne i problemi
e proporre eventuali soluzioni migliorative.
29
Data la rete in figura, l’host H2 genera un pacchetto IP per l’host H1. Il pacchetto viene recapitato
correttamente ad R2, il quale deve provvedere ad instradarlo verso la destinazione. Date le differenti
configurazioni del router R2 a livello di routing table ed ARP cache indicate in figura, determinare il
percorso del pacchetto nei tre casi.
Indicare infine se la soluzione cambierebbe nel caso in cui la rete LAN 1 fosse realizzata con degli
switch di livello 2 anzichè con una infrastruttura Ethernet condivisa.
LAN 1
IP: 192.168.3.254/24
MAC:00:00:00:DD:DD:DD
IP: 192.168.4.254/24
MAC:00:00:00:EE:EE:EE
R1
IP: 1392.168.1.254/24
IP: 192.168.0.1/24
MAC:00:00:00:AA:AA:AA
IP: 192.168.0.2/24
MAC:00:00:00:BB:BB:BB
H1
IP: 192.168.1.1/24
MAC: 00:00:00:11:11:11
DG: 192.168.1.254
R2 config (case 1)
R2
IP: 192.168.2.254/24
MAC:00:00:00:CC:CC:CC
H2
IP: 192.168.2.2/24
MAC: 00:00:00:22:22:22
DG: 192.168.2.254
R2 config (case 2)
R2 config (case 3)
Routing table (R2)
=================================
Type Network
Next Hop
Cost
S
0.0.0.0/0 192.168.0.1 2
D
[... directly connected ...]
Routing table (R2)
=================================
Type Network
Next Hop
Cost
S
0.0.0.0/0 192.168.1.1 2
D
Routing table (R2)
=================================
Type Network
Next Hop
Cost
S
0.0.0.0/0 192.168.4.1 2
D
ARP cache (R2)
==================================
Type Address
MAC
S
192.168.0.1 00:00:00:DD:DD:DD
ARP cache (R2)
==================================
Type Address
MAC
S
192.168.1.1 00:00:00:AA:AA:AA
ARP cache (R2)
==================================
Type Address
MAC
S
192.168.4.1 00:00:00:DD:DD:DD
30
Parte III.
Soluzioni
31
3. Soluzioni
3.1. Soluzione per l’esercizio n. 1
L’albero di instradamento dei vari nodi è riportato in figura.
3
A
B
2
2
5
B
2
1
C
3
A
D
2
D
5
4
E
1
2
C
5
4
E
3
A
2
5
3
A
4
B
2
1
C
D
E
B
2
B
2
1
C
3
A
D
1
2
C
D
5
4
E
4
E
L’unica ambiguità è riferita alle destinazioni che hanno strade multiple allo stesso costo (ad esempio
il router A ha due strade equivalenti verso la destinazione D). Il disegno riporta una sola di queste
soluzioni per questioni di chiarezza, mentre vengono riportate ambedue nelle routing table seguenti. Si
precisa che nel caso di percorsi equivalenti, la scelta di uno o dell’altro (dal punto di vista puramente
del routing) è completamente arbitraria.
Le tabelle dei vari routers saranno le seguenti:
Nodo B
Nodo A
Destinazione
Next-hop
Destinazione
Next-hop
B
B
A
A
C
C
C
D
D
B/C
D
D
E
C
E
D
32
Nodo C
Nodo D
Destinazione
Next-hop
Destinazione
Next-hop
A
A
A
B/C
B
D
B
B
D
D
C
C
E
E
E
E
Nodo E
Destinazione
Next-hop
A
C
B
D
C
C
D
D
33
La soluzione di questo esercizio è analoga a quello precedente. Si riportano gli alberi di instradamento
per un sottoinsieme dei router presenti, e tutte le routing table.
A
2
2
D
3
G
1
1
4
F
A
2
2
A
C
1
1
4
F
D
1
B
1
2
E
4
H
3
2
2
1
G
4
F
1
2
E
1
1
4
D
B
C
G
H
3
1
2
E
C
1
B
1
2
D
3
2
2
1
B
E
A
C
G
4
1
1
H
4
F
4
H
Si noti come alcuni router abbiano percorsi equivalenti per una stessa destinazione (ad esempio C
ha due percorsi equivalenti a costo 6 verso A), ma questo non traspare dalla routing table in quanto
ambedue fanno capo allo stesso next hop router (D).
Nodo A
Nodo B
Destinazione
Next-hop
Destinazione
Next-hop
B
B
A
A
C
B/E
C
D
D
B/E
D
D
E
E
E
A
F
E
F
A
G
E
G
D
H
E
H
D
34
Nodo C
Nodo D
Destinazione
Next-hop
Destinazione
Next-hop
A
D
A
B/G
B
D
B
B
D
D
C
C
E
D
E
G
F
D
F
G
G
D
G
G
H
D
H
G
Nodo E
Nodo F
Destinazione
Next-hop
Destinazione
Next-hop
A
A
A
E
B
A
B
E
C
G
C
E
D
G
D
E
F
F
E
E
G
G
G
E
H
G
H
E/H
Nodo G
Nodo H
Destinazione
Next-hop
Destinazione
Next-hop
A
E
A
G
B
D
B
G
C
D
C
G
D
D
D
G
E
E
E
G
F
E
F
G/F
H
H
G
G
La routing table del router R1 è indicata nelle tabelle seguenti, differenziata a seconda del criterio
scelto per effettuare le aggregazioni.
3.3.1. Route con spazio di indirizzamento equivalente
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.2.0/27
130.192.2.1
0
D
130.192.2.36/30
130.192.2.37
0
D
130.192.2.40/30
130.192.2.41
0
35
S
130.192.0.0/23
130.192.2.38
1
S
130.192.2.32/30
130.192.2.38
1
3.3.2. Route con massimizzazione dell’aggregazione
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.2.0/27
130.192.2.1
0
D
130.192.2.36/30
130.192.2.37
0
D
130.192.2.40/30
130.192.2.41
0
S
0.0.0.0/0
130.192.2.38
1
36
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.2.0/27
130.192.2.1
0
D
130.192.2.36/30
130.192.2.37
0
D
130.192.2.40/30
130.192.2.41
0
S
130.192.0.0/23
130.192.2.38
1
S
130.192.2.32/30
130.192.2.38
1
S
130.192.1.128/25
130.192.2.42
2
In questo caso non è possibile aggregare molto in quanto i percorsi per giungere alle varie reti sono
diversi (parte attraverso R2 e parte attraverso R3) e a causa del vincolo di utilizzare uno spazio di
indirizzamento equivalente.
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.2.0/27
130.192.2.1
0
D
130.192.2.36/30
130.192.2.37
0
D
130.192.2.40/30
130.192.2.41
0
S
0.0.0.0/0
130.192.2.38
2
S
130.192.1.128/25
130.192.2.42
2
In questo caso di è fatto uso della default route in una direzione (quella che aveva il maggior numero
di route singole) per minimizzare il numero di route.
37
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
213.205.24.24/30
213.205.24.25
0
D
130.192.3.188/30
130.192.3.189
0
D
130.192.3.184/30
130.192.3.185
0
S
0.0.0.0/0
213.205.24.26
1
S
130.192.2.0/24
130.192.3.188
1
S
130.192.3.160/27
130.192.3.188
1
S
130.192.3.192/29
130.192.3.188
1
S
130.192.0.0/23
130.192.3.186
3
S
130.192.3.128/27
130.192.3.186
3
Si noti che in questo caso la topologia in esame è collegata ad Internet e pertanto è ammesso utilizzare
la default route anche nel caso di aggregazione con spazio di indirizzamento equivalente. Infatti, si
assume che tutte le destinazioni non presenti nella topologia in esame saranno presenti su Internet; la
default route sarà pertanto una route verso tutte queste destinazioni.
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
213.205.24.24/30
213.205.24.25
0
D
130.192.3.188/30
130.192.3.189
0
D
130.192.3.184/30
130.192.3.185
0
S
0.0.0.0/0
213.205.24.26
1
S
130.192.2.0/23
130.192.3.188
1
S
130.192.0.0/23
130.192.3.186
3
S
130.192.3.128/27
130.192.3.186
3
Si noti che, essendo la topologia in esame collegata ad Internet, la default route viene tendenzialmente
utilizzata per raggiungere quelle destinazioni e non può puù essere utilizzata per aggregare le reti
interne.
38
Questo esercizio non è molto diverso dai precedenti. Si nota però una maggiore utilità della default
route per il router R4 rispetto al router R1, in quanto questo router raggiunge parecchie destinazioni
interne alla topologia in esame con lo stesso next hop utilizzato per raggiungere Internet. In questo
caso queste reti interne verranno raggruppate direttamente all’interno della default route senza la
necessità di una route esplicita.
La routing table di R4, creata in modo da massimizzare l’efficacia dell’aggregazione, risulterà più
piccola di quella presente su R1 e diventerà pertanto la seguente:
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.3.196/30
130.192.3.197
0
D
130.192.3.160/28
130.192.3.174
0
D
130.192.3.192/30
130.192.3.194
0
D
130.192.3.0/25
130.192.3.126
0
S
0.0.0.0/0
130.192.3.193
2
S
130.192.0.0/23
130.192.3.198
4
S
130.192.3.128/27
130.192.3.198
4
Si noti che in questo caso il numero di route statiche diminusce di due unità (grazie alla maggiore
aggregazione) mentre cresce di una unità il numero di route relative a reti direttamente connesse
(a causa del maggior numero di reti direttamente connese al router), route che non possono essere
aggregate. La somma totale è comunque inferiore: il numero totale di route nella routing table di R4
diminuisce di una unità rispetto a quelle presenti nel router R1.
39
3.7.1. Indirizzamento volto a massimizzare l’aggregazione delle route su R1
Il primo passo per risolvere l’esercizio consiste nel calcolare gli indirizzi necessari per fare il piano di
indirizzamento. Dal momento che le reti direttamente connesse ad R1 non influenzano l’aggregabilità
su tale router, vengono per ora trascurate nel computo totale di indirizzi necessari per le due aree
definite.
Nel calcolo degli indirizzi necessari si distinguono le reti remote raggiungibili da R1 verso R2 (denominate Area 1 ) e quelle invece raggiungibili attraverso R3 (denominate Area 2 ) in quando, essendo
raggiungibili in direzioni diverse, non sono evidentemente aggregabili. Si ottiene quindi:
• Area 1: 27 (+3) + 120 (+3) indirizzi necessari= 32 + 128 indirizzi allocati= 160 indirizzi
• Area 2: 60 (+3) + 10 (+3) indirizzi necessari= 64 + 16 indirizzi allocati= 80 indirizzi
Per massimizzare l’aggregazione è necessario che lo spazio di indirizzamento complessivamente allocato alle reti in Area 1 sia disgunto dallo spazio di indirizzamento complessivamente allocato in
Area 2. In altre parole, per massimizzare l’aggregabilità delle route è opportuno definire degli spazi
di indirizzamento alle aree, e all’interno di questi ricavare poi gli indirizzi per le singole reti. Gli spazi
di indirizzamento delle aree saranno poi gli address range “equivalenti” che verranno utilizzati per
definire le destinazioni nelle route aggregate.
Si scelgono quindi i seguenti address range:
• Area 1: 130.192.0.0/24
• Area 2: 130.192.1.0/25
Per quanto riguarda lo spazio di indirizzamento per le reti direttamente connesse ad R1, può essere
ricavato sia all’interno dell’address range dell’Area 1, sia all’interno di quello dell’Area 2 (ambedue le
aree non utilizzano tutto l’address range allocato ad esse). In questo esercizio si sceglie di utilizzare
per queste reti parte dello spazio inutilizzato dell’Area 1.
Il piano di indirizzamento risultante sarà il seguente:
R1
0.162/30
0.166/30
2
1
R3
0.161/30
0.165/30
0.1/25
1.65/28
1.1/26
130.192.1.0/26
130.192.0.0/25
60 hosts
120 hosts
Area 1
130.192.1.64/28
130.192.0.128/27
27 hosts
R2
0.129/27
10 hosts
130.192.0.164/30
130.192.0.160/30
Area 2
Ne deriva la seguente routing table di R1 (realizzata senza utilizzare la route di default):
40
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.0.160/30
130.192.0.162
0
D
130.192.0.165/30
130.192.0.166
0
S
130.192.0.0/24
130.192.0.161
1
S
130.192.1.0/25
130.192.0.165
2
3.7.2. Indirizzamento volto a minimizzare gli indirizzi allocati
Se l’obiettivo è invece la minimizzazione degli indirizzi allocati, il piano di indirizzamento si definisce
in maniera tradizionale e potrebbe essere il seguente:
R1
0.242/30
0.246/30
2
1
R3
0.241/30
0.245/30
0.1/25
0.225/28
0.129/26
130.192.0.128/26
130.192.0.0/25
60 hosts
120 hosts
Area 1
130.192.0.224/28
130.192.0.192/27
27 hosts
R2
0.193/27
10 hosts
130.192.0.244/30
130.192.0.240/30
Area 2
Si noti che in questo caso è sufficiente uno spazio di indirizzamento /24 per gestire l’intera topologia,
mentre nel caso precedente si era resa necessario uno spazio /23.
Ne deriva la seguente routing table di R1 (realizzata senza utilizzare la route di default):
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.0.240/30
130.192.0.242
0
D
130.192.0.244/30
130.192.0.246
0
S
130.192.0.0/24
130.192.0.241
1
S
130.192.0.128/26
130.192.0.245
2
S
130.192.0.224/28
130.192.0.245
2
41
In questo caso ambedue le soluzioni coincidono, sia che si persegua la massimizzazione dell’aggregazione
oppure che si cerchino di minimizzare gli indirizzi allocati. Infatti, lo spazio di indirizzamento assegnato
è cosı̀ ridotto (130.192.0.0./24) che è necessario comunque minimizzare gli indirizzi allocati per poter
gestire la topologia in esame. Anzi, alcune reti fisiche (LAN) devono essere partizionate in più reti IP
per poter essere gestite.
L’indirizzamento risultante è indicato in figura:
R1
0.242/30
0.250/30
2
1
130.192.0.244/30
0.246/30
1
0.1/26+
0.129/27
130.192.0.0/26+
130.192.0.128/27
0.249/30
0.193/27
0.65/26+
0.225/28
R3
130.192.0.64/26+
130.192.0.224/28
70 hosts
80 hosts
14 hosts
R2
0.245/30
130.192.0.248/30
130.192.0.192/27
0.241/30
0.161/27
130.192.0.160/27
25 hosts
130.192.0.240/30
Per scrivere la routing table è possibile sfruttare il fatto che le destinazioni connesse ad R3 si possono
raggiungere allo stesso costo sia attraverso il link diretto R1-R3, sia attraverso il percorso R1-R2-R3.
Si sceglie pertanto questa seconda via che, a parità di costo, diminuisce il numero di route statiche
presenti nella routing table.
Nel caso in cui lo spazio di indirizzamento aggregato sia esattamente equivalente a quello originale, è
necessario tenere in conto che la rete 130.192.0.252/30 non è allocata da nessuna parte e pertanto non
può essere parte dell’aggregazione. Pertanto, è necessario scrivere un insieme di righe nella routing
table in modo da non comprendere questo spazio.
La routing table risultante sarà pertanto la seguente:
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.0.240/30
130.192.0.242
0
D
130.192.0.248/30
130.192.0.250
0
S
130.192.0.0/25
130.192.0.241
2
S
130.192.0.128/26
130.192.0.241
2
S
130.192.0.192/27
130.192.0.241
2
S
130.192.0.224/28
130.192.0.241
2
S
130.192.0.244/30
130.192.0.241
1
Nel caso invece in cui lo spazio di indirizzamento aggregato possa comprendere anche destinazioni
non originariamente presenti nella topologia in esame, è possibile aggregare tutte le destinazioni remote
con la route 130.192.0.0/24, ottenendo una aggregazione decisamente più efficace del caso precedente.
In questo caso la tabella di routing risultante sarà la seguente:
42
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.0.240/30
130.192.0.242
0
D
130.192.0.248/30
130.192.0.250
0
S
130.192.0.0/24
130.192.0.241
2
Si noti che in pratica si tenderà ad adottare la seconda tabella di routing, a maggior ragione dovuto
al fatto che la rete 130.192.252.0/30 non è fisicamente utilizzata sulla topologia in esame, ma è stata
assegnata al gestore della rete (lo spazio di indirizzamento assegnato al gestore è 130.192.0.0/24) e
ragionevolmente quindi questa rete non è presente altrove.
43
Dal momento che la rete è identica al caso precedente, non ci sono apparentemente differenze a livello
di indirizzamento.
Tuttavia, il fatto che le reti connesse ad R2 e ad R3 si raggiungano attraverso next hop diversi a
partire da R1 (a causa dei diversi costi dei links) rende la situazione maggiormente complessa in quanto
le reti sono meno aggregabili. Pertanto riveste una importanza fondamentale per l’aggregabilità la
possibilità di posizionare spazi di indirizzamento IP contigui nella stessa area. Ad esempio, utilizzando
il piano di indirizzamento proposto nella soluzione precedente le reti 130.192.0.0/26 e 130.192.0.64/26
non sarebbero più aggregabili in una route 130.192.0.0/25 in quanto avrebbero due next hop diversi
(uno verso l’Area 1 e l’altro verso l’Area 2).
Un possibile nuovo piano di indirizzamento è indicato in figura:
R1
0.242/30
0.250/30
1
1
130.192.0.244/30
1
0.1/26+
0.65/27
130.192.0.0/26+
130.192.0.64/27
0.246/30
0.249/30
0.193/27
0.129/26+ R3
0.225/28
130.192.0.128/26+
130.192.0.224/28
70 hosts
80 hosts
Area 1
14 hosts
R2
0.245/30
130.192.0.248/30
130.192.0.192/27
0.241/30
0.97/27
130.192.0.96/27
25 hosts
130.192.0.240/30
Area 2
In questo caso, le tabelle di routing table risultanti saranno rispettivamente le seguenti.
Spazio di indirizzamento equivalente a quello presente nella topologia:
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.0.240/30
130.192.0.242
0
D
130.192.0.248/30
130.192.0.250
0
S
130.192.0.0/25
130.192.0.241
1
S
130.192.0.128/26
130.192.0.249
1
S
130.192.0.192/27
130.192.0.249
1
S
130.192.0.224/28
130.192.0.249
1
S
130.192.0.244/30
130.192.0.249
1
Massimizzazione dell’aggregazione:
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.0.240/30
130.192.0.242
0
44
D
130.192.0.248/30
130.192.0.250
0
S
130.192.0.0/25
130.192.0.241
1
S
130.192.0.128/25
130.192.0.249
1
45
Per determinare il piano di indirizzamento, si calcolano innanzitutto gli indirizzi necessari a gestire
ogni rete considerando che il router R2 vedrà tutte le destinazioni remote attraverso due next hop:
• Destinazioni remote verso R1 (Area 1):
– Rete 120 hosts*: si riservano 256 indirizzi (per espansioni future)
– Rete 248 hosts: si riservano 256 indirizzi
– Rete punto-punto (R3-R4): si riservano 4 indirizzi
• Reti direttamente connesse a R2:
Cercando di assegnare gli indirizzi in modo da privilegiare l’aggregabilità su R2, si potrà procedere
come segue:
• Reti in Area 1: spazio di indirizzamento /23, utilizzato completamente
• Reti in Area 2: spazio di indirizzamento /23, ma non utilizzato completamente (rimangono liberi
512 - 256 - 32 - 4 = 220 indirizzi)
• Reti direttamente connesse: sono necessari 128+4+4= 136 indirizzi, che possono essere ricavati
dallo spazio di indirizzamento /23 lasciato libero dalle reti in Area 2
La figura seguente visualizza l’allocazione degli indirizzi nello spazio di indirizzamento assegnato
130.192.0.0/22, con riferimento all’area (vista da R2) di appartenenza:
46
130.192.0.0
130.192.0.255
130.192.1.0 130.192.1.31
130.192.1.32 - 130.192.1.35
130.192.1.36 - 130.192.1.39
130.192.1.40 - 130.192.1.43
Address range Area 2
130.192.1.44 130.192.1.127
130.192.1.128
130.192.1.255
130.192.2.0
130.192.2.255
Address range Area 1
130.192.3.0 130.192.3.255
130.192.3.1/24
160 hosts*
Il piano di indirizzamento risultante potrà pertanto essere il seguente:
120 hosts
120 hosts*
130.192.1.128/25
130.192.2.0/24
Reti connesse
2.1/25
R1
1.37/30
3.1/24
1.129/25
R2
1
130.192.1.36/30
1.38/30
1.41/30
Area 1
130.192.1.40/30
2
Address range:
130.192.0.0/22
R3
1.33/30
130.192.1.32/30
3
0.1/24
130.192.0.0/24
1.42/30
1.34/30
R4
1.1/27
130.192.1.0/27
27 hosts
248 hosts
Area 2
Ne conseguono le seguenti routing table, ricavate in modo da massimizzare l’aggregazione delle
route.
R1
47
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.1.36/30
130.192.1.37
0
D
130.192.2.0/24
130.192.2.1
0
D
130.192.3.0/24
130.192.3.1
0
S
130.192.0.0/23
130.192.1.38
2
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.1.36/30
130.192.1.38
0
D
130.192.1.40/30
130.192.1.41
0
D
130.192.1.128/25
130.192.1.129
0
S
130.192.0.0/23
130.192.1.42
2
S
130.192.2.0/23
130.192.1.37
1
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.1.32/30
130.192.1.33
0
D
130.192.0.0/24
130.192.0.1
0
S
130.192.0.0/22
130.192.1.34
3
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.1.32/30
130.192.1.34
0
D
130.192.1.40/30
130.192.1.42
0
D
130.192.1.0/27
130.192.1.1
0
S
130.192.0.0/24
130.192.1.33
3
S
130.192.0.0/22
130.192.1.41
2
R2
R3
R4
48
Per determinare il piano di indirizzamento, si calcolano innanzitutto gli indirizzi necessari a gestire
ogni rete considerando che il router R1 vedrà tutte le destinazioni remote attraverso due next hop:
• Reti direttamente connesse a R1:
– Rete punto-punto (R1-Internet): si riservano 4 indirizzi
Da questa analisi è evidente come il numero di indirizzi necessari sia sufficiente dato lo spazio
di indirizzamento assegnato (1284 indirizzi in Area 1, 476 in Area 2 e 140 per le reti direttamente
connesse). Tuttavia, a differenza dell’esercizio precedente, lo spazio di indirizzamento non è facilmente
partizionabile in due address range distinti per le due aree1 .
La figura seguente visualizza la distribuzione degli spazi di indirizzamento allocati all’interno dell’address range assegnato 130.192.0.0/21, con riferimento all’area (vista da R1) di appartenenza:
1
Si ricordi che gli indirizzi relativi a reti direttamente connesse non sono mai aggregabili e pertanto compariranno sempre
come reti “esplicite” all’interno della tabella di routing. Questo tuttavia fa sı̀ che se le supernets sono ammesse (come
è di solito) questi indirizzi possano essere ricavati all’interno di spazi di indirizzamento inusati da altre aree, in quanto
essi saranno raggiungibili attraverso una route maggiormente specifica.
49
500 hosts
50 hosts*
500 hosts
100 hosts*
Internet
1
R1
Address range:
130.192.0.0/21
Reti connesse
(spazi di indirizzamento
non usati in altre aree)
R2
1
R3
33 hosts
Area 1
(5 blocchi /24)
4
R4
1
Area 2
(2 blocchi /24)
120 hosts
5 hosts
210 hosts
10 hosts
Una possibile soluzione per questo esercizio consiste nel gestire l’aggregazione mediante supernets:
in questo caso si può immaginare di indirizzare tutte le reti in Area 1 con l’indirizzo 130.192.0.0/21,
sfruttando la route maggiormente specifica 130.192.6.0/23 per tutte le destinazioni in Area 2. Ovviamente questo è possibile se gli indirizzi assegnati in Area 2 sono aggregabili (ossia se si assegnano gli
indirizzi 130.192.6.0/24 e 130.192.7.0/24 e non, ad esempio, 130.192.5.0/24 e 130.192.6.0/24 che non
sono aggregabili tra di loro).
Il piano di indirizzamento risultante potrà pertanto essere il seguente:
500 hosts
130.192.7.224/30
5.1/24
7.217/30
7.225/30
1
7.218/30
130.192.7.216/30
R1
7.229/30
130.192.7.128/26
33 hosts
Address range:
130.192.0.0/21
130.192.0.0/23
1
7.129/26
130.192.6.0/24
210 hosts
4.1/24
7.221/30
4
130.192.7.220/30
R3
7.233/30
7.209/29
6.1/24
0.1/23 2.1/23
R2
130.192.7.228/30
7.230/30
130.192.2.0/23
100 hosts*
130.192.5.0/24
Internet
500 hosts
130.192.4.0/24
50 hosts*
R4
7.234/30
1
130.192.7.232/30
130.192.7.208/29
7.222/30
7.1/25
130.192.7.0/25
120 hosts
5 hosts
7.193/28
130.192.7.192/28
10 hosts
Ne conseguono le seguenti routing table, ricavate in modo da massimizzare l’aggregazione delle route
(si ricorda l’utilizzo della defaut route per raggiugnere tutte le destinazioni su Internet).
R1
Tipo
Rete destinazione
50
Next hop
Costo
D
130.192.7.216/30
130.192.7.217
0
D
130.192.7.224/30
130.192.7.225
0
D
130.192.7.228/30
130.192.7.229
0
D
130.192.5.0/24
130.192.5.1
0
S
130.192.0.0/21
130.192.7.218
1
S
130.192.6.0/23
130.192.7.230
2
S
130.192.7.220/30
130.192.7.218
1
S
0.0.0.0/0
130.192.7.224
2
Si presti attenzione alla rete punto-punto tra R2 ed R4: il percorso migliore è attraverso il router R2,
ma purtroppo ricade nello spazio di indirizzamento della route maggiormente specifica 130.192.6.0/23
che punta nella direzione sbagliata. Pertanto in questo caso è necessario indirizzarla a sua volta con
una route maggiormente specifica.
R2
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.216/30
130.192.7.218
0
D
130.192.7.220/30
130.192.7.221
0
D
130.192.0.0/23
130.192.0.1
0
D
130.192.2.0/23
130.192.2.1
0
D
130.192.4.0/24
130.192.4.1
0
S
0.0.0.0/0
130.192.7.217
2
La tabella di routing di R2 è molto compressa in quanto, a causa dei costi dei links sulla topologia
in esame, tutte le destinazioni non direttamente connesse si raggiungono attraverso il router R1.
R3
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.228/30
130.192.7.229
0
D
130.192.7.232/30
130.192.7.233
0
D
130.192.7.208/29
130.192.7.209
0
D
130.192.7.128/26
130.192.7.129
0
D
130.192.6.0/24
130.192.6.1
0
S
130.192.7.0/25
130.192.7.234
1
S
130.192.7.192/28
130.192.7.234
1
S
130.192.7.220/30
130.192.7.234
1
S
0.0.0.0/0
130.192.7.229
2
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.220/30
130.192.7.222
0
R4
51
D
130.192.7.232/30
130.192.7.234
0
D
130.192.7.0/25
130.192.7.1
0
D
130.192.7.192/28
130.192.7.193
0
S
0.0.0.0/0
130.192.7.233
2
52
L’esercizio è decisamente simile a quello precedente. La differenza sta nel fatto che, cambiando i pesi
ai links, i percorsi migliori per raggiungere le varie destinazioni possono essere diversi rispetto al caso
precedente.
In particolare, per quanto riguarda le LAN connesse ad R4 esistono due strade equivalenti che
possono essere utilizzate per migliorare le aggregazioni a partire da R1, come si vede dalla figura
seguente:
500 hosts
50 hosts*
500 hosts
100 hosts*
Internet
1
Reti connesse
R1
R2
Address range:
130.192.0.0/21
1
1
33 hosts
R3
Area 1
R4
1
Area 2
120 hosts
5 hosts
210 hosts
10 hosts
Purtroppo, la particolare dislocazione delle reti IP non permette una aggregazione migliore rispetto
a quella già evidenziata nell’esercizio precedente e pertanto il piano di indirizzamento risultante sarà
identico a quello precedente:
500 hosts
Internet
130.192.7.224/30
7.225/30
130.192.0.0/23
5.1/24
7.217/30
1
7.218/30
130.192.7.216/30
R1
7.229/30
130.192.7.128/26
33 hosts
Address range:
130.192.0.0/21
500 hosts
6.1/24
4.1/24
7.221/30
1
130.192.7.220/30
130.192.7.228/30
7.129/26
0.1/23 2.1/23
R2
1
7.230/30
130.192.2.0/23
R3
7.233/30
7.209/29
R4
7.234/30
1
130.192.7.232/30
130.192.6.0/24
130.192.7.208/29
210 hosts
5 hosts
7.1/25
130.192.7.0/25
120 hosts
53
7.222/30
7.193/28
130.192.7.192/28
10 hosts
100 hosts*
130.192.5.0/24
130.192.4.0/24
50 hosts*
Ne conseguono le seguenti routing table ricavate in modo da massimizzare l’aggregazione delle route.
Si noti come mediamente siano più grandi dell’esercizio precedente in quanto non esiste più il link R2R4 a costo molto alto che, di fatto, impediva ai pacchetti di seguire quella direzione, il che consentiva
di aggregare un maggior numero di destinazioni nelle route che seguivano le altre direzioni.
R1
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.216/30
130.192.7.217
0
D
130.192.7.224/30
130.192.7.225
0
D
130.192.7.228/30
130.192.7.229
0
D
130.192.5.0/24
130.192.5.1
0
S
130.192.0.0/21
130.192.7.218
2
S
130.192.6.0/23
130.192.7.230
2
S
130.192.7.220/30
130.192.7.218
1
S
0.0.0.0/0
130.192.7.224
2
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.216/30
130.192.7.218
0
D
130.192.7.220/30
130.192.7.221
0
D
130.192.0.0/23
130.192.0.1
0
D
130.192.2.0/23
130.192.2.1
0
D
130.192.4.0/24
130.192.4.1
0
S
130.192.7.232/30
130.192.7.222
1
S
130.192.7.192/28
130.192.7.222
1
S
130.192.7.0/25
130.192.7.222
1
S
0.0.0.0/0
130.192.7.217
2
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.228/30
130.192.7.229
0
D
130.192.7.232/30
130.192.7.233
0
D
130.192.7.208/29
130.192.7.209
0
D
130.192.7.128/26
130.192.7.129
0
D
130.192.6.0/24
130.192.6.1
0
S
130.192.7.0/25
130.192.7.234
1
S
130.192.7.192/28
130.192.7.234
1
S
130.192.7.220/30
130.192.7.234
1
S
0.0.0.0/0
130.192.7.229
2
R2
R3
54
R4
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
D
130.192.7.220/30
130.192.7.222
0
D
130.192.7.232/30
130.192.7.234
0
D
130.192.7.0/25
130.192.7.1
0
D
130.192.7.192/28
130.192.7.193
0
S
130.192.7.216/30
130.192.7.221
2
S
130.192.0.0/22
130.192.7.221
1
S
130.192.4.0/24
130.192.7.221
1
S
0.0.0.0/0
130.192.7.233
2
55
La soluzione proposta dal gestore di rete presenta numerose criticità.
Route di default a costo 10 sul router R1
Presumibilmente il gestore ha alzato il costo della route di default per farla scegliere come “ultima
spiagga” quando le altre route non sono adatte. Tuttavia, un valore di costo cosı̀ alto è assolutamente
inutile in quanto il costo di una route diventa un parametro di scelta solamente in presenza di due
route che puntano alla stessa destinazione. In caso le route puntino a destinazioni diverse (ad esempio
perchè si riferiscono a spazi di indirizzamento diversi), la route maggiormente specifica vince.
Route a costo superiore per le reti 7.0/25 e 7.192/28
L’intenzione del gestore di rete era presumibilmente quella di definire delle route di backup per le
due reti 7.0/25 e 7.192/28, qualora la rotta aggregata 6.0/23 risultasse indisponibile.
Tuttavia, per lo stesso motivo evidenziato al punto precedente, queste route verranno sempre scelte
come strada da seguire per le destinazioni in esame. Pertanto, se proprio si volessero impostare delle
route di backup, la configurazione del router R1 dovrebbe essere almeno modificata in modo definire
delle route esplicite per le reti 130.192.7.0/25 e 130.192.7.192/28, in modo che queste destinazioni non
vengano instradate attraverso la route aggregata 130.192.6.0/23, quindi ridondare queste due route
con altrettante da usare in caso di backup.
La routing table di R1 diventerebbe la seguente (omettendo le route dirette):
Tipo
Rete destinazione
Next hop
Costo
S
130.192.0.0/21
130.192.7.218
1
S
130.192.6.0/23
130.192.7.230
1
S
130.192.7.220/30
130.192.7.218
1
S
130.192.7.0/25
130.192.7.230
1
S
130.192.7.192/28
130.192.7.230
1
S
130.192.7.0/25
130.192.7.218
2
S
130.192.7.192/28
130.192.7.218
2
S
0.0.0.0/0
130.192.7.224
2
Robustezza al guasto R3-R4
Il problema maggiore della soluzione è però il fatto che le route di “backup” per le reti 7.0/25
e 7.192/28 non sono assolutamente efficaci, in quanto R1 non è assolutamente in grado di reagire
correttamente al guasto sul link R3-R4. Infatti, anche immaginando che il router R3 si accorga del
guasto e che la sua routing table risulti essere quella indicata nella figura seguente (tutte le route che si
appoggiavano sul next hop 130.192.7.234 vengono invalidate, e pertanto tutto il traffico destinato a reti
non direttamente connesse seguirà la route di defalt che è l’unica rimasta valida), nessuno comunica
ad R1 l’esistenza di questo guasto e pertanto il router non può sapere che è necessario utilizzare le
route a costo superiore per raggiungere quelle destinazioni.
Il risultato, evidenziato in figura, sarà che alla ricezione di un pacchetto destinato ad un host in una
di queste due reti il router R1 continuerà ad utilizzare le route a costo 1 verso R3, ma R3 utilizzerà la
default route e spedirà quel pacchetto indietro ad R1 (le route utilizzate sono indicate nella figura in
italic). Il pacchetto entrerà in loop e ci rimarrà, rimbalzando tra R1 ed R3, fino a che il suo tempo di
vita scade (il valore del campo TTL nell’header IP diventa zero).
56
500 hosts
130.192.7.224/30
7.225/30
5.1/24
7.217/30
130.192.7.128/26
130.192.2.0/23
0.1/23 2.1/23
1
130.192.7.216/30
R1
33 hosts
130.192.0.0/23
1
1
130.192.7.220/30
130.192.7.228/30
7.230/30
7.129/26
6.1/24
4.1/24
7.221/30
R2
R3
7.233/30
1
7.209/29
130.192.6.0/24
210 hosts
===================================
S 130.192.0.0/21
130.192.7.218 1
S 130.192.6.0/23
130.192.7.230 1
S 130.192.7.220/30 130.192.7.218 1
S 0.0.0.0/0
130.192.7.224 10
S 130.192.7.0/25
130.192.7.218 2
S 130.192.7.192/28 130.192.7.218 2
130.192.7.232/30
130.192.7.208/29
5 hosts
100 hosts*
130.192.5.0/24
Internet
500 hosts
130.192.4.0/24
50 hosts*
R4
7.1/25
130.192.7.0/25
120 hosts
7.193/28
130.192.7.192/28
10 hosts
==================================
S 130.192.7.0/25
130.192.7.234 1
S 130.192.7.192/28 130.192.7.234 1
S 130.192.7.220/30 130.192.7.234 1
S 0.0.0.0/0
130.192.7.229 2
Purtroppo non c’è soluzione a questo problema in quanto è intrinseco all’utilizzo delle route di
backup con il routing statico. Non è pertanto possibile proporre soluzioni migliorative al gestore se
non quella di adottare un protocollo di routing dinamico all’interno della sua rete.
57
3.14.1. Caso 1
Il router R2 rileva che il pacchetto deve seguire la default route e pertanto deve essere consegnato al
next hop 192.168.0.1. Questo indirizzo è direttamente raggiungibile attraverso la sua interfaccia di
destra; inoltre il suo indirizzo MAC associato (indirizzo a cui consegnare la trama a livello data-link)
è già conosciuto in quanto presente nella ARP cache.
Pertanto, il router R2 inoltrerà il pacchetto verso il router R1, inserendo però l’indirizzo 00:00:00:DD:DD:DD
come indirizzo Ethernet di destinazione. Tale trama verrà però scartata dal router R1 in quanto
l’indirizzo MAC presente come destinazione non coincide con quello presente sulla sua interfaccia.
Di conseguenza, il pacchetto generato da H2 non arriverà mai a destinazione e verrà droppato da
R1.
3.14.2. Caso 2
Il router R2 rileva che il pacchetto deve seguire la default route e pertanto deve essere consegnato
al next hop 192.168.1.1. Tuttavia, questo indirizzo non fa parte delle reti IP direttamente connesse
ad R2 e pertanto R2 non ha idea di come inoltrare il pacchetto al next hop indicato nella tabella di
routing.
Il fatto che il MAC address relativo a questo indirizzo IP sia presente nella ARP cache non è di nessun
aiuto, in quanto il router R2 abortirà l’invio del pacchetto prima di consultare l’ARP cache. Questa
tabella viene infatti consultata quando si vuole scoprire l’indirizzo MAC di un host direttamente
raggiungibile, condizione che non vale per l’indirizzo 192.168.1.1.
Di conseguenza, anche in questo caso il pacchetto generato da H2 non arriverà mai a destinazione
e verrà droppato da R2.
3.14.3. Caso 3
Il router R2 rileva che il pacchetto deve seguire la default route e pertanto deve essere consegnato
al next hop 192.168.4.1. Questo indirizzo è direttamente raggiungibile attraverso la sua interfaccia
ethernet con indirizzo 192.168.4.254; inoltre il suo indirizzo MAC associato (indirizzo a cui consegnare
la trama a livello data-link) è giaà conosciuto in quanto presente nella ARP cache.
Pertanto, il router R2 inoltrerà il pacchetto verso la LAN1, inserendo l’indirizzo 00:00:00:DD:DD:DD
come indirizzo Ethernet di destinazione. Tale trama verrà pertanto ricevuta dal router R2 stesso ma
sull’interfaccia 192.168.3.254, in quanto l’indirizzo MAC presente come destinazione coincide con quello
presente su quella interfaccia2 .
A questo punto il pacchetto verrà nuovamente esaminato da R2 che ri-prenderà le stesse decisioni
già applicate in precedenza. Di conseguenza, anche in questo caso il pacchetto generato da H2 non
arriverà mai a destinazione ma ciclerà sulla LAN 1 fino a quando esaurirà il suo tempo di vista (IP
TTL) e verrà finalmente droppato da R2.
3.14.4. LAN 1 realizzata in tecnologia switching
La tecnologia utilizzata per realizzare la LAN1 (“shared” oppure “switched”) non ha nessuna influenza
nella soluzione dell’esercizio.
2
Si noti come l’indirizzo del next hop contenuto nella routing table (ossia 192.168.4.1) è assolutamente svincolato
dall’indirizzo effettivo dell’interfaccia che riceve questo pacchetto sulla LAN (ossia 192.168.3.254).
58

Esercizi di Routing - the Netgroup at Politecnico di Torino

Transcript

Documenti analoghi

Itinerary Conegliano-Treviso-Asolo-Possagno The

ipv4-routing - the Netgroup at Politecnico di Torino

Scaricare itinerario

Pagina 1 di 2 Route finder, route planner, directions, journey

Configurazione Router Sitecom WL 118 e WL 119

Scarica la brochure informativa

Routers and Routing process explanation through the Network

natura - Cogne

Pagina 1 di 4 www.giornaletecnologico.it

Senza titolo