Protocolli di routing

Transcript

INFOCOM Dept.
Angelo Coiro - Antonio Cianfrani
I protocolli di Routing
Laboratorio applicazioni telematiche – Angelo Coiro - Antonio Cianfrani -- A.A. 2013/2014
INFOCOM Dept.
Introduzione al Routing
 I router devono conoscere i possibili percorsi verso le reti remote,
ciò è possibile mediante
•
Le informazioni ricevute dagli altri router (Routing Dinamico)
•
La configurazione eseguita dall’amministratore (Routing Statico)
 Il Routing Statico è una tecnica non scalabile
•
Le route statiche devono essere configurate manualmente
•
In caso di cambi di topologia di rete è necessario che
l’amministratore apporti le opportune variazioni alla
configurazione delle route statiche
•
Elevata complessità gestionale in caso di reti di grandi dimensioni
 Spesso i due tipi di routing, Statico e Dinamico, operano
congiuntamente
INFOCOM Dept.
Configurazione di una route statica
 Il comando per configurare una route statica è
R1(config)#ip route Dest_IP_Add
SubNet_Mask
A/B
 Due possibili alternative
 Soluzione A: è specificata l’interfaccia di uscita (è possibile
solo in caso di link punto-punto)
 Soluzione B: è specificato l’indirizzo IP del next-hop router
(soluzione obbligatoria in caso di rete ethernet)
 Una particolare route statica è la route di default:
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 {next-hop-address | outgoing interface]}
INFOCOM Dept.
Protocolli di routing
 Un protocollo di routing è usato per comunicare tra i router e
scambiarsi le informazioni di raggiungibilità relative alle reti
 Le informazioni che un router riceve da un altro router sono usate per
costruire e mantenere le routing table
 Esempi di routing protocol
 Routing Information Protocol (RIP)
 Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)
 Open Shortest Path First (OSPF)
 Border Gateway Protocol (BGP)
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Convergenza dei protocolli di routing
 Un aspetto fondamentale che caratterizza la prestazioni di un
protocollo di routing è la velocità di convergenza
 Un protocollo di routing giunge a convergenza quando tutti i router di
una rete stanno operando con la stessa visione della rete stessa
 Una convergenza veloce è desiderabile perché riduce il periodo di
tempo in cui i router potrebbero prendere decisioni di instradamento
non corrette
INFOCOM Dept.
Autonomous System
 Un Sistema Autonomo (AS) è un insieme di reti sotto un unico
amministratore che condividono la stessa strategia di routing
 Un AS è visto all’esterno come una unica entità
 Ad un AS viene assegnato un identificatore di 16 bit
•
L’assegnazione può essere effettuata dall’ARIN (American
Registry of Internet Numbers), da un service provider o da un
amministratore
 Un AS fornisce la divisione dell’internet globale in reti più piccole,
più facilmente gestibili
INFOCOM Dept.
Classificazione dei protocolli di routing
 I protocolli di routing possono essere classificati in base ai principi
di funzionamento in:
 Distance vector: RIP, BGP
 Link state: OSPF
 Un’altra classificazione si basa sull’ambito in cui possono essere
utilizzati:
 Interior Gateway Protocol (IGP): internamente ad un sistema
autonomo (RIP e OSPF)
 Exterior Gateway Protocol (EGP): tra i sistemi autonomi (BGP)
INFOCOM Dept.
Antonio Cianfrani
I protocolli di routing
Distance Vector
INFOCOM Dept.
Protocolli di routing distance vector (1/2)
Gli aspetti caratteristici dei protocolli di routing distance vector
sono:
 Ciascun router comunica esclusivamente con i router adiacenti
(vicini)
•
Due nodi sono adiacenti se sono direttamente connessi mediante la
stessa sottorete
 I router inviano ai vicini dei messaggi contenenti la propria
tabella di routing (ad eccezione dell’EIGRP)
 Tali messaggi sono inviati periodicamente (il periodo dipende dal
protocollo: per il RIP è 30 secondi)
 Ogni percorso contenuto nei messaggi ha una distanza che
dipende dalla metrica utilizzata dal protocollo (per il RIP la
metrica è il numero di hop)
INFOCOM Dept.
Protocolli di routing distance vector (2/2)
 I router che utilizzano un protocollo di routing distance vector
non hanno una visione globale della rete
 I router prima calcolano la propria tabella di routing
• per ogni percorso vengono memorizzate due informazioni: costo e
•
next-hop
le reti direttamente connesse compaiono con una distanza pari a 0
 Quando ricevono un messaggio applicano un algoritmo (BellmannFord) che consente di aggiornare la propria tabella di routing
solo se esistono percorsi nuovi o migliori (in base alla metrica)
INFOCOM Dept.
Esempio (1/6)
R2
R1
10.0.0.0
eth0
eth1
11.0.0.0
Network
Next-hop
eth1
eth0
R1
R3
12.0.0.0
eth0
R2
Distance
Network
Next-hop
eth1
13.0.0.0
R3
Distance
Network
Next-hop
Distance
INFOCOM Dept.
10.0.0.0
.1
eth0
Esempio (2/6)
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
eth1
eth0
R1
.1
12.0.0.0
.2
eth0
R2
R3
.1
eth1
13.0.0.0
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
INFOCOM Dept.
10.0.0.0
.1
Esempio (3/6)
R1
.1
eth1
eth0
11.0.0.0
R2
.2
eth1
eth0
UPDATE
.1
12.0.0.0
.2
eth0
UPDATE
R1
R3
.1
eth1
13.0.0.0
UPDATE
R2
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
INFOCOM Dept.
10.0.0.0
.1
eth0
Esempio (4/6)
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
12.0.0.0
eth1
eth0
R1
.1
.2
eth0
R2
R3
.1
eth1
13.0.0.0
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
12.0.0.2
1
INFOCOM Dept.
10.0.0.0
.1
Esempio (5/6)
R1
.1
eth1
eth0
11.0.0.0
R2
.2
12.0.0.0
eth1
eth0
UPDATE
.1
.2
eth0
UPDATE
R1
R3
.1
eth1
13.0.0.0
UPDATE
R2
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
12.0.0.2
1
INFOCOM Dept.
10.0.0.0
.1
eth0
Esempio (6/6)
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
12.0.0.0
eth1
eth0
R1
.1
.2
eth0
R2
R3
.1
eth1
13.0.0.0
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
1
10.0.0.0
12.0.0.1
2
INFOCOM Dept.
Il problema del routing loop (1/4)
 Uno dei principali problemi nell’utilizzo dei protocolli distance vector è
la possibilità che si vengano a creare dei loop in rete
• Un loop è una condizione in cui un pacchetto IP viene continuamente
trasmesso tra due o più router senza mai raggiungere la propria
destinazione
 E’ causato dalla lentezza del processo di aggiornamento delle tabelle di
routing di un protocollo distance vector: prima che si giunga a
convergenza le tabelle di routing possono non essere consistenti
 Effetti principali di un loop:
•
Viene saturata la banda di alcuni link
•
Il traffico dati non arriva a destinazione
•
Gli aggiornamenti di routing potrebbero andare persi e creare
ulteriori loops
INFOCOM Dept.
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
12.0.0.0
eth1
eth0
R1
.1
.2
eth0
R2
R3
.1
eth1
13.0.0.0
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
1
10.0.0.0
12.0.0.1
2
INFOCOM Dept.
 R2 invia un aggiornamento ad R3 prima che R3 lo invii ad R2: tale
aggiornamento contiene la route relativa alla rete 13.0.0.0
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
R2
.2
.1
12.0.0.0
eth1
eth0
.2
eth0
R3
.1
eth1
13.0.0.0
UPDATE
R1
R2
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
1
10.0.0.0
12.0.0.1
2
INFOCOM Dept.
R3 installa nella propria tabella di routing un percorso che in realtà non esiste:
•
•
Traffico IP  raggiunge il TTL massimo e viene scartato
Aggiornamenti di routing continui (Count to Infinity)
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
12.0.0.0
eth1
eth0
R1
.1
.2
eth0
R2
R3
.1
eth1
13.0.0.0
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth0
2
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
1
10.0.0.0
12.0.0.1
2
Count to infinity (1/2)
INFOCOM Dept.
Ogni volta che R3 (o R2) invia i propri aggiornamenti periodici, R2 (o R3)
aggiorna la propria tabella di routing incrementando di 1 la distanza relativa
alla rete 13.0.0.0.
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
.1
12.0.0.0
eth1
eth0
R3
.2
eth0
.1
eth1
13.0.0.0
UPDATE
R1
R2
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth0
2
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
3
10.0.0.0
12.0.0.1
2
Count to infinity (2/2)
INFOCOM Dept.
•
Il problema del Count to Infinity viene risolto introducendo una valore
massimo di metrica (nel caso del RIP tale valore è pari a 16)
•
Quando una route raggiunge tale valore viene automaticamente marcata
come irraggiungibile
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
R2
.2
.1
12.0.0.0
eth1
eth0
.2
eth0
R3
.1
eth1
13.0.0.0
UPDATE
R1
R2
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth1
16
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
15
10.0.0.0
12.0.0.1
2
INFOCOM Dept.
Soluzioni al problema dei loop
 I protocolli distance vector prevedono diversi meccanismi, oltre alla
definizione di una metrica massima, per minimizzare il problema dei
loop:
•
Holddown timer
•
Split horizon
•
Route poisoning
•
Triggered Updates
INFOCOM Dept.
Holddown timer
 L’holddown timer consente all’informazione di irraggiungibilità di
propagarsi in rete
 Modalità di funzionamento:
 Quando un router riceve un aggiornamento da un vicino che gli indica
che una rete prima accessibile adesso non lo è più, il router marca la
rete come tale e fa partire un holddown timer
 Se arriva un update prima che tale timer si esaurisca dallo stesso
vicino indicando che la rete in questione è di nuovo accessibile allora
il timer è rimosso e la rete marcata come accessibile
 Se un aggiornamento arriva da un router vicino diverso con una
metrica migliore di quella originale allora il router marca la rete
come accessibile e ferma l’holddown timer
 Se prima che l’holddown timer scada si riceve un update da un
router vicino diverso con una metrica peggiore, l’update è ignorato: è
molto probabile che questo aggiornamento non sia in realtà valido.
Split Horizon
INFOCOM Dept.
 La regola dello Split Horizon prevede che un router non possa inviare
l’aggiornamento relativo ad una route sull’interfaccia da cui ha ricevuto tale
aggiornamento
 Lo Split Horizon potrebbe però anche impedire che informazioni corrette si
propaghino. Per questo alcune volte è disabilitato dall’amministratore di rete
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
eth0
R2
.1
eth1
12.0.0.0
.2
eth0
R2 non può inviare aggiornamenti
relativi alla rete 13.0.0.0 verso R3
R3
.1
eth1
13.0.0.0
Route Poisoning
INFOCOM Dept.
 Il Route Poisoning consiste nell’inviare all’interno dei messaggi di
aggiornamento anche le route divenute irraggiungibili
 Tale route vengono inviate con una distanza pari a 16 (unreachable)
10.0.0.0
.1
eth0
R1
.1
eth1
11.0.0.0
.2
R2
.1
12.0.0.0
eth1
eth0
R3
.2
.1
eth0
eth1
13.0.0.0
Poison
R1
R2
R3
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
Network
Next-hop
Distance
10.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth0
0
12.0.0.0
eth0
0
11.0.0.0
eth1
0
12.0.0.0
eth1
0
13.0.0.0
eth0
16
12.0.0.0
11.0.0.2
1
10.0.0.0
11.0.0.1
1
11.0.0.0
12.0.0.1
1
13.0.0.0
11.0.0.2
2
13.0.0.0
12.0.0.2
16
10.0.0.0
12.0.0.1
2
INFOCOM Dept.
Triggered updates
 La causa dei loop è la lenta convergenza dei protocolli distance vector:
bisogna aspettare che gli aggiornamenti periodici si propaghino a tutti i
router della rete.
 Un modo per accelerare la convergenza è quello di consentire ad un
aggiornamento relativo ad una nuova situazione topologica di essere
immediatamente inviato da un router a i propri vicini, senza aspettare
lo scadere del timer relativo agli aggiornamenti periodici
 Nuova situazione topologica:
 Interfaccia che cambia stato (up o down)
 Network non più raggiungibile
 Nuova network nella tabella di routing
 Un tale aggiornamento è definito un Triggered Update
INFOCOM Dept.
Antonio Cianfrani
Routing Information Protocol (RIP)
INFOCOM Dept.
Il protocollo RIP
 RIP è un protocollo di routing distance vector
 Utilizza il numero di hops come metrica per l’individuazione del
percorso migliore
 Una route con distanza pari a 16 è considerata irraggiungibile
 Gli aggiornamenti di routing vengono inviati broadcast ogni 30
secondi
 I messaggi RIP sono incapsulati in pacchetti UDP, in cui sia la
porta di destinazione che quella di sorgente è posta pari a 520
 La distanza amministrativa del RIP è pari a 120
INFOCOM Dept.
RIPv1
 RIP ha due versioni
•
Classful Routing Protocol (RIP v1)
•
Classless Routing Protocol (RIP v2)
 RIPv1 non prevede all’interno dei messaggi RIP informazioni relative alla
maschera di sottorete:
 Quando un router riceve un messaggio relativo a una rete:
•
Utilizza la maschera di default basandosi sulla classe dell’indirizzo
(classe A,B o C)
•
Utilizza la maschera dell’interfaccia su cui ha ricevuto
l’informazione
 RIPv1 è definito classful: in realtà supporta il subnetting ma solo se le
sottoreti hanno la maschera delle stesse dimensioni (subnetting a
lunghezza fissa) e sono contigue
INFOCOM Dept.
Configurazione del protocollo RIPv1 (1/2)
 Il comando “router rip” abilita RIP come protocollo di
routing
 Il comando “network” è usato per istruire il router su quali
interfacce RIP deve essere usato:
•
Il RIP è abilitato sulle interfacce relative alle reti
(direttamente connesse) specificate; tali interfacce
invieranno e riceveranno i messaggi RIP
•
Le network specificate saranno inserite nei messaggi
RIP inviati ogni 30 secondi
INFOCOM Dept.
Configurazione del protocollo RIPv1 (2/2)
 Se dopo il comando network viene inserito un indirizzo “non
classful” il router automaticamente fa la correzione
R3(config)#router rip
R3(config-router)#network 192.168.4.0
R3(config-router)#network 192.168.5.1
R3#show running-config
!
router rip
network 192.168.4.0
network 192.168.5.0
!
INFOCOM Dept.
Verifica della configurazione di RIP
 Il comando show ip route mostra la tabella di routing
R
192.168.205.0/24 [120/3] via 151.100.37.8, 00:00:04, Eth0
indica il protocollo RIP
indirizzo e maschera della rete di destinazione
distanza amministrativa
numero di hops
next-hop router
tempo trascorso dall’ultimo aggiornamento (il prossimo tra 26 s)
interfaccia locale da cui raggiungere la destinazione
INFOCOM Dept.
I timers del RIP
Oltre al timer di 30 secondi per l’invio degli aggiornamenti periodici
il RIP utilizza tre timers aggiuntivi
 Invalid timer. Se una route precedentemente installata nella
routing table non viene aggiornata dopo 180 secondi(valore di
default), viene marcata come invalida e la sua distanza viene
posta pari a 16.
 Flush timer. Se dopo 240 secondi (valore di defult) una route non
viene aggiornata, viene cancellata dalla tabella di routing.
 Holddown timer. Utilizzato per limitare i loop, di default è pari a
180 secondi
INFOCOM Dept.
Verifica RIP: show ip protocols
INFOCOM Dept.
Il comando passive-interface
 Il comando passive-interface serve per non inviare i messaggi
RIP da una specifica interfaccia
 Il router continuerà a processare i messaggi RIP che provengono
dall’interfaccia “passiva”.
 La network direttamente connessa all’interfaccia “passiva”
continuerà ad essere inserita tra le network degli aggiornamenti
RIP
INFOCOM Dept.
Il debug del RIP
 Il comando debug ip rip abilita il debug a schermo del protocollo
RIP
INFOCOM Dept.
Esercitazione Packet Tracer RIPv1
Configurare indirizzi interfaccie router
Configurare RIP sui router
Net_C
10.0.0.0/8
Configurare hosts
Verificare configurazione
SVC01
RTR01 192.168.0.0/24 RTR02
172.16.0.0/16
Net_A
172.17.0.0/16
Net_B

Protocolli di routing

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