57
Usmerjevalni protokoli 3. predavanje Višja strokovna šola Velenje Informatika Murska Sobota Računalniške komunikacije in omrežja II • Predavatelj: dr. Iztok Fister • E-pošta: [email protected] Gradivo na naslovu: ftp.scv.si Murska Sobota, december 2009

Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni protokoli

3. predavanje

Višja strokovna šola Velenje

Informatika Murska Sobota

Računalniške komunikacije in omrežja II

• Predavatelj: dr. Iztok Fister

• E-pošta: [email protected]

• Gradivo na naslovu: ftp.scv.si

Murska Sobota, december 2009

Page 2: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Vsebina

• Osnovno usmerjanje IP – usmerjevalni procesi

– avtonomni sistemi (AS)

• Usmerjevalni algoritmi – statično IP usmerjanje

– usmerjanje na osnovi vektorja razdalj

– usmerjanje na osnovi stanja povezav

• Notranji usmerjevalni protokoli – RIP, RIP-2

• Zunanji usmerjevalni protokoli – EGP, BGP

Page 3: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Osnovna funkcija usmerjanja

– vhodni IP datagram z drugačnim IP naslovom od lokalnega naslova gostitelja se obravnava kot običajni izhodni IP datagram.

• Lastnosti:

– omenjena funkcija je prisotna v vseh IP implementacijah (vloga vmesnega gostitelja),

– vsak izhodni datagram je predmet usmerjevalnega algoritma lokalnega gostitelja,

– usmerjevalni algoritem usmeri datagram proti vmesnemu gostitelju na poti do ponora, t.j. izbere naslednji skok (angl. hop),

– naloga vmesnega gostitelja je, da posreduje IP datagram iz enega fizičnega omrežja v drugega.

Osnovno usmerjanje IP 1/9

Page 4: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Osnovni pojmi pri usmerjanju

– Most (angl. bridge): povezuje LAN segmente na plasti rač.omrežja (LLC). Med omrežji prenaša naslove MAC (Transparent Bridging).

– Usmerjevalnik (angl. router): povezuje omrežja na omrežni plasti. Med omrežji prenaša naslove IP (IP routing).

– Prehod (angl. gateway): povezuje omrežja na aplikacijski plasti. Podpira preslikavo naslovov iz enega omrežja v drugega in je nepropusten za IP.

Osnovno usmerjanje IP 2/9

Page 5: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Usmerjanje IP

Osnovno usmerjanje IP 3/9

Aplikacija

TCP

IP

Vmesnik X

Gostitelj

A

IP usmerjanje

Vmesnik X

Aplikacija

TCP

IP

Vmesnik Y

Gostitelj

B

Vmesnik Y

Gostitelj C v vlogi

usmerjevalnika

Omrežje X Omrežje Y

Page 6: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Osnovno usmerjanje IP 4/9

MAC2=2222.2222.2222 IP2=192.168.1.1

MAC1=1111.1111.1111 IP1=172.16.1.1

MAC4=4444.4444.4444 IP4=192.168.1.100

MAC3=3333.3333.3333 IP3=172.16.1.100

Who is 192.168.1.100

Who is 192.168.1.100

192.168.1.100 is MAC4

192.168.1.100 is MAC1

Send MAC1,MAC3,IP4,IP3

Send MAC4,MAC2,IP4,IP3

Answ MAC2,MAC4,IP3,IP4

Answ MAC3,MAC1,IP3,IP4

PC2 PC1

Router

IP MAC 172.16.1.100 MAC3

IP MAC 172.16.1.100 MAC3 192.168.1.100 MAC4

Page 7: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Lastnosti usmerjevalnikov z omejenimi informacijami

• poznajo le del omrežja IP,

• lokalni gostitelji so pri vzpostavljanju in spreminjanju prehodov avtonomni,

• podpirajo statično usmerjanje,

• usmerjevalne informacije držijo v usmerjevalnih tabelah,

• napaka v zapisu prehoda enega izmed usmerjevalnikov lahko povzroči težavo, zaradi katere določeni del omrežja postane nedosegljiv.

Osnovno usmerjanje IP 5/9

Page 8: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Lastnosti specializiranih usmerjevalnikov IP

• poznajo vsa omrežja IP, npr. usmerjevalnik v spletnem omrežju,

• podpirajo dinamično usmerjanje,

• uporabljajo dinamične usmerjevalne tabele, ki jih spreminjajo brez ročnega poseganja,

• spremembe v lokalnem omrežju naznanjajo drugim usmerjevalnikom v omrežju.

Osnovno IP usmerjanje 6/9

Page 9: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Usmerjevalne protokole v TCP/IP OS implementiramo z

• routed: osnovni usmerjevalni proces za notranje usmerjanje IP, ki uporablja RIP, in je implementiran v večini instalacij TCP/IP,

• gated: zahtevnejši usmerjevalni proces za notranje in zunanje usmerjanje IP, ki uporablja dodatne protokole, npr. OSPF in BGP.

Osnovno IP usmerjanje 7/9

Page 10: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Avtonomni sistem AS • logični del večjega omrežja IP, ki

predstavlja administrativno enoto.

– Dinamični usmerjevalni protokoli • notranji usmerjevalni protokoli (angl.

Interior Gateway Protocol, krajše IGP): usmerjanje znotraj AS, npr. OSPF in RIP,

• zunanji usmerjevalni protokoli (angl. Exterior Gateway Protocol, krajše EGP): usmerjanje med posameznimi administrativno ločenimi AS, npr. BGP.

Osnovno IP usmerjanje 8/9

Page 11: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Avtonomni sistemi AS

Osnovno IP usmerjanje 9/9

R

R

R

RR

R

R

RR

IGP

IGPIGP

EGP

Avtonomni sistem A Avtonomni sistem B

Avtonomni sistem C

Page 12: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 1/25

• Vrste usmerjevalnih algoritmov

– statični: osnovni usmerjevalni algoritem,

– dinamični:

• Notranji usmerjevalni protokoli (IGP):

– usmerjanje na osnovi vektorja razdalj: protokola RIP, RIP-2,

– usmerjanje na osnovi stanja povezav: protokol OSPF.

• Zunanji usmerjevalni protokoli (EGP):

– mejni usmerjevalni protokol (BGP).

Page 13: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 2/25

• Statično usmerjanje – prehode konfigurira omrežni admin. ročno,

– dosegljivost omrežja ni odvisna od stanja omrežja samega,

• Uporaba – definiranje privzetih prehodov ali prehodov,

ki se ne objavljajo avtomatično,

– izkoristek ali cena linij ne dopuščata povečanje prometa usm. protokola,

– zahtevamo kompleksno usm. politiko,

– določa varnejše omrežno okolje,

– omogoča boljši izkoristek usmerjevalnika.

Page 14: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 3/25

• Usmerjanje na osnovi vektorja razdalj

– informacije o razdaljah usmerjevalnik vzdržuje v tabeli, t.i. vektorju razdalj,

– vektor razdalj določa pot, po kateri dosežemo določeno omrežje in pripadajočo ceno, t.j. razdaljo do le-tega,

– pot z nižjo ceno je primernejša od poti z višjo ceno,

– cene v vektorju razdalj usmerjevalni algoritem izračuna iz informacij, ki jih dobi od sosedov.

Page 15: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 4/25

• Primer 1: gradnja vektorja razdalj 1/2

R1 R2 R3 N0

N1 N2 N3

N0 - 1 N1 - 1

N1 - 1 N2 - 1

N2 - 1 N3 - 1

N1 - 1 N2 R2 2 N3 R2 3

N2 - 1 N3 R3 2

Page 16: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 5/25

• Primer 2: gradnja vektorja razdalj 2/2

R1 R2 R3 N0

N1 N2 N3

N4

N0 - 1 N1 - 1 N4 - 1

N1 - 1 N2 - 1

N2 - 1 N3 - 1 N4 - 1

N1 - 1 N2 R2 2 N3 R2 3 N4 R2 3

N2 - 1 N3 R3 2 N4 R3 2

Page 17: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 6/25

• Izračun vektorjev razdalj

– usmerjevalnik tvori seznam omrežij, na katera je priključen, s pripadajočo ceno (vrednost = 1).

– inicializira usmerjevalno tabelo (tabela vektorja razdalj): lokalni gostitelj = 0, drugi usmerjevalniki v mreži = 1, vse ostalo = .

– usmerjevalnik periodično (vsakih 30 sec) prek med-usmerjevalnega protokola izmenja svojo usmerjevalno tabelo z drugimi sosedi na omrežju.

– iz dobljenih informacij, kjer skupno ceno do ponora poveča za 1, izračuna novo usmerjevalno tabelo.

– če do ponora vodita dve poti, vzame pot z manjšo ceno.

Page 18: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Primer 3: izračun usmerjevalne tabele

Usmerjevalni algoritmi 7/25

Usmerjevalnik

R1

Usmerjevalnik

R2

Usmerjevalnik

R3

Usmerjevalnik

R4Usmerjevalnik

R5

N1

N2

N4

N3N5

N6

MrežaNaslednji

skokMetrika

N1 R1 2

N2 - 1

N3 - 1

N4 R3 2

N5 R3 3

N6 R3 4

Usmerjevalnik R2:

Usmerjevalna tabelaMreža

Naslednji

skokMetrika

N1 R2 3

N2 R2 2

N3 - 1

N4 - 1

N5 R4 2

N6 R4 3

Usmerjevalnik R3:

Usmerjevalna tabela

MrežaNaslednji

skokMetrika

N1 R3 4

N2 R3 3

N3 R3 2

N4 - 1

N5 - 1

N6 R5 2

Usmerjevalnik R4:

Usmerjevalna tabela

Page 19: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Povzetek 1/2 • usmerjevalnik na osnovi vektorja razdalj:

–Tvori seznam omrežij, ki jih lahko doseže in postavi metriko števila skokov na 1.

–Periodično deli usmerjevalno tabelo z ostalimi usmerjevalniki preko med-usmerjevalniškega protokola (angl. inter-router protocol).

–Usmerjevalno tabelo kreira na osnovi neposrednih prehodov kot prej in upošteva dodatne informacije, ki jih dobi od drugih usmerjevalnikov. Metrika cene predstavlja število skokov.

Usmerjevalni algoritmi 8/25

Page 20: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Povzetek 2/2

• usmerjevalnik na osnovi vektorja razdalj:

–Briše napačne poti iz nove usmerjevalne tabele. Če obstajata dve poti do iste mreže, vzame pot z najmanjšim številom skokov.

–Novo usmerjevalno tabelo posreduje vsem usmerjevalnikom v danem omrežju. Usmerjevalne informacije se na ta način širijo po omrežju.

Usmerjevalni algoritmi 9/25

Page 21: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

N0 N1

R1

N2 R2

N3 R3

N4

R4

N3a

N5 R5

– Primer 4: usmerjanje na osnovi vektorja razdalj

Usmerjevalni algoritmi 10/25

Net Hop Cost

N0 - 1

N1 - 1

N2 R2 2

N3 R3 2

N5 R3 3

N4 R4 2

Net Hop Cost

N0 - 1

N3 - 1

N3a - 1

N2 R2 2

N4 R4 2

N5 R5 2

Page 22: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Primer 5: usmerjanje na osnovi vektorja razdalj

Usmerjevalni algoritmi 11/25

v0

v1

v4

v2

v3

N01

N12

N24

N14

N04

N34

N23

Page 23: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Slabosti usmerjevalnega algoritma na osnovi vektorja razdalj:

• nestabilnost, ki jo povzročajo nesinhronizirani usm. v omrežju,

• dolg konvergenčni čas na velikih omrežjih,

• omejena velikost omrežja zaradi maksimalnega števila skokov,

• prenašanje usmerjevalnih tabel, čeprav se vsebina v njej ni spremenila.

Usmerjevalni algoritmi 12/25

Page 24: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Usmerjanje na osnovi stanja povezav

• določitev topologije temelji na stanju povezav,

• vsak usm. identificira vse sosednje usm. v neposrednem povezanem omrežju,

• vsak usm. objavi seznam neposrednih povezav do sosednjih usm. in njihove pripadajoče cene (LSA),

• iz teh sporočil tvori podatkovno bazo trenutne topologije omrežja, ki je enaka na vseh usm.,

• iz te topologije, t.i. topološke karte, izračuna zahtevane poti do vsakega ponornega omrežja,

• imenujemo ga tudi algoritem najprej najkrajša pot (angl. Shortest Path First, SPF),

• najboljšo izvedbo tega algoritma predstavlja OSPF (angl. Open Shortest Path First).

Usmerjevalni algoritmi 13/25

Page 25: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Princip usmerjanja na osnovi stanja povezav: • usmerjevalniki povezujejo sosede in

spoznavajo njihovo identiteto,

• usmerjevalniki tvorijo pakete stanja povezav (LSA): seznam mrežnih povezav in pripadajočih cen,

• pakete stanja povezav algoritem pošlje vsem usmerjevalnikom v mreži,

• vsi usmerjevalniki tvorijo podobno topološko karto,

• topološko karto služi za izračun najkrajše poti do ponorov v omrežju.

Usmerjevalni algoritmi 14/25

Page 26: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 15/25

• Gradnja topoloških kart

– identificiranje sosednjih usmerjevalnikov,

– razpošiljanje informacij za izračun topoloških kart,

– kreiranje topoloških kart.

• Izračun usmerjevalnih tabel

– izračun najkrajših poti,

– polnjenje usmerjevalne tabele,

– optimizacijski algoritem.

Page 27: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 16/25 • Identificiranje sosednjih usmerjevalnikov

– s paketom Hello (na PPP linijah in v omrežjih, ki ne podpirajo Broadcast-a),

– z naslovom Multicast (v LAN omrežjih).

• Razpošiljanje infor. o stanju povezav

– stohastično pošiljanje kratkih sporočil LSA (angl. Link State Advertisement), ki določajo

• izvorni usmerjevalnik,

• vse ostale usmerjevalnike do katerih ni neposredne povezave (kako?),

• starost paketa z vključevanjem zaporedne številke.

– sporočila poplavijo omrežje (angl. flooding).

Page 28: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 17/25

• Kreiranje topoloških kart

– s popolno množico LSA algoritem zlahka izračuna graf topološke karte omrežja,

– vsak LSA predstavlja eno povezavo v grafu,

– razpošiljanje paketov LSA temelji na pravilnih usmerjevalnih tabelah (problem koklje in jajca, t.j. paket ali tabela),

– gornji problem rešuje shema poplava

• zagotavlja, da imajo vsi usmerjevalniki v omrežju iste informacije o stanju povezav,

• če je zaporedna številka prejetega paketa LSA ista kot v podatkovni bazi, paket uničimo.

Page 29: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

–Izračun najkrajših poti

•vsako vozlišče na topološki karti neodvisno izračuna najkrajše poti (uporabi Dijkstra-ov algoritem),

•rezultat algoritma je drevo z najkrajšimi razdaljami od izvora, ki je v korenu drevesa, do vseh ostalih vozlišč v omrežju.

Usmerjevalni algoritmi 18/25

Page 30: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Polnjenje usmerjevalne tabele

• iz drevesa najkrajših poti usmerjevalno tabelo zlahka polnimo,

• potrebujemo samo sprehod po drevesu najkrajših povezav od korena do ponora in dodamo ustrezen zapis v usm. tabeli.

– Optimizacija algoritma SPF

• najpomembnejša je optimizacija delnega preračunavanja drevesa najkrajših poti,

• usmerjevalno tabelo napolnimo, ko izračunamo drevo najkrajših poti.

Usmerjevalni algoritmi 19/25

Page 31: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 20/25

– Algoritem za izračun najkrajše poti

• algoritem Nizozemca Edsgerja Dijkstre iz leta 1959 (angl. single-source problem),

• rešuje problem najkrajše poti iz danega izvornega vozlišča v usmerjenem grafu z nenegativnimi utežmi povezav,

• časovna zahtevnost algoritma je ,

• večina znanih algoritmov za iskanje najkrajših poti v usmerjenem grafu ima časovno zahtevnost .

O n2

nO e

Page 32: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 21/25

• Dijkstrov algoritem

– vhod: podan usmerjeni graf G=(V,E), izvorno vozlišče in funkcija cene za katero velja , če vozlišči ne tvorita povezave in .

– izhod: za vsak minimalna izmed vseh poti P od do glede na vsoto cen povezav E.

– metoda: tvorimo množico tako, da leži najkrajša pot od izvora do vsakega obiskanega vozlišča S.

0v V , i jl v v

,i jl v v

i jv v

v0

v V

,i jv v

,i jl v v 0

v

S V

Page 33: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 22/25

• Dijkstrov algoritem v psevdokodu

begin

1.

2.

3. for vsak v in do

4. while do

begin

5. izberi vozlišče tako, da je min;

6. dodaj w k S;

7. for vsak do

8.

end

end

S v0 ;

D v ;0 0

V - v0 i,D v l v v ;0

S V

w V -S D w

v V -S

v D v ,D w + l w,vD min

Page 34: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 23/25

• Primer 6: usmerjeni graf s petimi vozlišči

v0

v1

v4

v2

v3

2

3

4

7

5

610

Page 35: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Usmerjevalni algoritmi 24/25

• Koraki izvajanja Dijkstrovega algoritma

Iteracija S w

Začetno - - 2 10

1 2 2 5 9

2 5 2 5 9 9

3 9 2 5 9 9

4 Vsa 9 2 5 9 9

v0

,v v0 1

, ,v v v0 1 2

, , ,v v v v0 1 2 3

v1

v2

v3

v4

D w D v1 D v2 D v3 D v4

Page 36: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Primer 7: praktična uporaba algoritma SPF

Usmerjevalni algoritmi 25/25

E

DB

CA1

2 1

4

3

3

B-2

C-1

A-2

D-4

A-1

D-1

E-3

C-1

B-4

E-3

C-3

D-3

A EDCB

Podatkovna baza

stanja povezav

A

E

DB

C

Page 37: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Problem Koenigsberških mostov

Eulerjevi grafi 1/5

Page 38: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Problem: • imamo sedem mostov, ki povezujejo štiri

dele mesta med seboj,

• najti obhod mesta, ki bi prečkal vsak most natanko enkrat in se vrnil v izhodišče.

• problem ima rešitev?

– Rešitev: • reši Leonhard Euler v članku leta 1736,

• članek pomeni začetek teorije grafov, čeprav ni napisan v jeziku grafov,

• pri reševanje problema uporabi topološko shemo.

Eulerjevi grafi 2/5

Page 39: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Topološka shema problema

Eulerjevi grafi 3/5

Page 40: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Problem v jeziku teorije grafov:

• Štiri dele mesta uporabimo za točke grafa,

• Sedem mostov predstavljajo povezave grafa,

• Iskanje Eulerjevega obhoda v tem grafu.

Eulerjevi grafi 4/5

Page 41: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Rešitev problema v jeziku teorije grafov:

• Pogoj za Eulerjev obhod: kadarkoli pridemo v neki del mesta, mora obstajati možnost, da ta del zapustimo po še neprehojenem mostu,

• Graf je Eulerjev, če ima vsaka točka sodo stopnjo.

– Sklep:

• Problem Koenigsberških

mostov nima rešitve.

Eulerjevi grafi 5/5

+1+1

+1+1

=2=2

Page 42: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Interni usmerjevalni protokoli 1/9

– Standardni interni usmerjevalni protokoli (IGP): • RIP (angl. Routing Information

Protocol), • RIP-2 (angl. Routing Information

Protocol Version 2), • OSPF (angl. Open Shortest Path First).

– Uporabljamo jih znotraj AS.

Page 43: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Routing Information Protocol (RIP): • usmerjanje na osnovi vektorja razdalj,

• primeren za manjša omrežja,

• obstajata dve verziji RIP: – verzija 1: zelo razširjen s številnimi znanimi

omejitvami (označena kot RIP),

– verzija 2: izboljšana verzija, ki rešuje omejitve predhodne verzije in z njo ostaja kompatibilna.

• koda protokola, znana kot proces routed, implementirana v različnih inačicah OS UNIX.

Interni usmerjevalni protokoli 2/9

Page 44: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Lastnosti protokola RIP

• usmerjevalniki pošiljajo v omrežje pakete RIP kot UDP datagrame prek vrat 540,

• pakete >512 bajtov fragmentiramo,

• paket RIP je običajen Broadcast poslan v LAN na naslov gostitelja 255.255.255.255 ali naslov izvornega usmerjevalnika,

• v usmerjevalnikih teče v aktivnem (strežnik), v končnih vozliščih pa v pasivnem načinu (odjemalec).

Interni usmerjevalni protokoli 3/9

Page 45: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Princip delovanja protokola RIP • omogoča pošiljanje dveh vrst paketov:

zahtevo in odgovor,

• usmerjevalniki pošiljajo vsebino tabele vektorjev razdalj v naslednjih primerih:

– periodično (npr. vsakih 30 sekund),

– kot odgovor na poslano zahtevo,

– ko se spremeni vsebina tabele vektorjev.

• glede na vsebine sporočil spreminjajo aktivni in pasivni sistemi lastni vektor razdalj,

• pot do določenega gostitelja ostane v tabelah, dokler ne najdemo boljše alternativne poti ali poti ne zbrišemo.

Interni usmerjevalni protokoli 4/9

Page 46: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Format paketa RIP

Interni usmerjevalni protokoli 5/9

Command

Version

Reserved

2

Reserved

IP Address

Reserved

Metric

1

1

2

2

2

4

8

4

Število

oktetov

Se lahko

ponavljajo

Družina

IP

naslovov

Verzija = 1

Zahteva=1

Odgovor=2

Page 47: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Slabosti protokola RIP:

• ne zagotavlja prenosa mask podomrežja,

• usmerjevalnik, ki sprejme odgovor RIP, mora informacije o podomrežju dobiti od drugod, da lahko pravilno interpretira IP naslov,

• ne moremo ga uporabiti v omrežjih z variabilno masko podomrežja.

Interni usmerjevalni protokoli 6/9

Page 48: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Routing Information Protocol Version 2

• razširitev protokola RIP,

• omogoča enostavno zamenjavo protokola RIP v manjših in srednje velikih omrežjih,

• podpira omrežja z variabilno masko podomrežja,

• zagotavlja interoperabilnost s protokolom RIP: oba protokola delujeta na istih podatkovnih strukturah.

• namesto Broadcastinga raje uporablja Multicasting.

Interni usmerjevalni protokoli 7/9

Page 49: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Format paketa RIP-2

Interni usmerjevalni protokoli 8/9

Command

Version

Reserved

X'FFFF'

Authentic Type

Authentic. Data

2

Reserved

1

1

2

2

2

16

2

2

Število

oktetov

Se lahko

ponavljajo

Geslo, če je izbran tip 2

0=avtentikacije ni

1=zahtevano geslo

Zahteva=1

Odgovor=2

IP Address

Subnet Mask

Next Hop

Metric

4

4

4

4

Page 50: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

– Opisi polj RIP-2

• Version: vrednost 2 pove usmerjevalnikom RIP, da rezervirana polja ignorirajo,

• Address Family: vrednost X’FFFF’ pomeni, da gre za avtentikacijski zapis,

• Authentication Type:

– 0 = ni avtentikacije,

– 2 = polje Authentic. Data vsebuje geslo.

• Authentic. Data: 16-bitno, tekstovno polje,

• Subnet Mask: maska podomrežja,

• Next Hop: priporočilo usmerjevalniku o naslednjim skoku.

Interni usmerjevalni protokoli 9/9

Page 51: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Zunanji usmerjevalni protokol – EGP

– Uporabljamo za izmenjavo usmerjevalnih informacij med zunanjimi usmerjevalniki

– Temelji na periodičnem pošiljanju paketov Hello I Hear You in sprejema odgovore sosednjih usmerjevalnikov

– Zunanji usmerjevalnik EGP sporoča informacije svojim sosedom EGP

– Usmerjevalne informacije znotraj AS zbira usmerjevalnik EGP s pomočjo poljubnega notranjega usmerjevalnega protokola IGP

Zunanji usmerjevalni protokoli 1/4

Page 52: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Mejni usmerjevalni protokol – BGP

– Uporabljamo za izmenjavo informacij o dosegljivosti omrežja med avtonomnimi sistemi (AS)

– Temelji na usmerjevalnem protokolu, ki usmerja pakete na osnovi omrežne politike

– BGP deluje na plasti TCP, kar pomeni, da morata dva usmerjevalnika, preden lahko izmenjata informacije med seboj, vzpostaviti sejo

– BGP je zelo težko konfigurirati

– Večji del konfiguriranja prevzamejo ISP-ji

Zunanji usmerjevalni protokoli 2/4

Page 53: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Kdaj ne uporabljati BGP? 1/2

– Če je omrežna politika implementirana v AS skladna s politiko ISP-ja, BGP ne potrebujemo.

– Ko se priključimo na dva različna ISP-ja potrebujemo BGP zaradi:

• redundance,

• porazdelitve obremenitve (angl. Load Sharing),

• različnih tarif v določenem času dneva in noči.

– Pri redundančni liniji v pripravljenosti lahko namesto BGP uporabimo statično usm.

– Pri obeh aktivnih linijah potrebujemo BGP.

Zunanji usmerjevalni protokoli 3/4

Page 54: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

• Kdaj ne uporabljati BGP? 2/2

Zunanji usmerjevalni protokoli 4/4

A

B

C

Static

Uporaba statične smeri za

zagotavljanje povezljivosti

ISP izvaja BGP

Številka

omrežja

Obveščanje privzetega

omrežja preko IGP-ja

Privzeto

omrežje

BGP za povezavo do ISP-ja uporabljamo samo v primeru,

ko imamo drugačno omrežno politiko od ISP-ja.

Page 55: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Dodatna naloga

• Primer: omrežje OSPF

B D

C E

F

2

1

7

8

1

4

4A

4

6

Page 56: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Dodatna naloga 2

• Primer: usmerjevalna tabela R3, R5

R2

192.168.1.0

R1

R3

R4

R5 R7

R6192.168.2.0

192.168.3.0

192.168.4.0

192.168.5.0192.168.7.0

192.168.6.0

192.168.8.0

.1 .1

.2

.1

.1

.1.1 .1.2 .2

.2

.3

.3 .1

Page 57: Usmerjevalni protokoli - studentski.net · OSPF in BGP. Osnovno IP usmerjanje 7/9 ... –mejni usmerjevalni protokol (BGP). Usmerjevalni algoritmi 2/25 •Statično usmerjanje –prehode

Dodatna naloga 3

• Primer: omrežje RIP

B D

C E

FA