RETI DI CALCOLATORI IIFacoltà di Ingegneria
Università degli Studi di Udine
Ing. DANIELE DE CANEVA
RETI DI CALCOLATORI IIFacoltà di Ingegneria
Università degli Studi di Udine
a.a. 2009/2010
AR
GO
MEN
TI DELLA
LEZION
E
ROUTING DINAMICO
oOSPF
oBGP
ROUTING BROADCAST
o N VIE
o FLOODING
o RPF
o ALBERO DI COPERTURA
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
Sviluppato nel 1959 da Dijkstra
1. a tutti i percorsi associato un costo infinito2. si definisce come working node il nodo di origine
3. ciclo che termina quando tutti i nodi hanno etichetta permanente:I. aggiorna il costo dei nodi adiacenti al working node
II. tra tutti i nodi con etichetta non permanente si definisce come working node quello con costo minore e si contrassegna la sua etichetta come permanente
A
B(2,A) C(9,B)
D(∞)
E(4,B) F(∞)
G(6,A) H(∞)
7
2
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
A
B(2,A) C(9,B)
D(∞)
E(4,B) F(6,E)
G(5,E) H(∞)
1 2
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
A
B(2,A) C(9,B)
D(∞)
E(4,B) F(6,E)
G(5,E) H(9,G)4
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
A
B(2,A) C(9,B)
D(∞)
E(4,B) F(6,E)
G(5,E) H(8,F)
3
2
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
D(10,H)A
B(2,A) C(9,B)
E(4,B) F(6,E)
G(5,E) H(8,F)
2
2
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
A
B(2,A) C(9,B)
D(10,H)
E(4,B) F(6,E)
G(5,E) H(8,F)
7
2
6
1
2
4
2
3
2
3
2
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
ALGORITMO SHORTEST PATH FIRST
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O
OSPF
Sviluppato per dare risposta ai grossi problemi discalabilità e velocità di convergenza del protocollo RIP
1988 l’IETF iniziò a lavorare su OSPF (Open Shortest PathFirst), standardizzato nel 1990 con RFC 2338
Attualmente alla versione 2, è utilizzato dagli ISP di livellosuperiore
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
OBIETTIVI PERSEGUITI DALL’IETF:
basato su standard aperto
diverse metriche
dinamico e rapido
routing basato su tipo del servizio (type of service IP) funzionalità rimossa in seguito
supporto per sistemi gerarchici
sicurezza
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
CARATTERISTICHE
triggered updates incrementali anche periodico (30 min) per robustezza
classless
metrica: non viene imposta una politica dei pesi, costi definiti dall’amministratore hop capacità del link = inverso della banda dell’interfaccia
sicurezza: possibile autenticazione password in chiaro firma MD5 con numeri di sequenza per protezione da
attacchi ripetuti
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
CARATTERISTICHE
multipath load balancing: fino a 16 equal-cost route perogni destinazione (utilizzati 4 di def)
supporto multicast: MOSPF
instradamento gerarchico riconosce aree e AS
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
SVANTAGGI
memoria: più memoria per contenere topologia e tabella routing
carico computazionale: richiede extra CPU (specialmente all’accensione)
design: più complesso per gestire la divisione della gerarchica in aree
configurazione e troubleshooting
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
GERARCHIA
gerarchia a 2 livelli: backbone + aree
area 0 area: gruppo di reti contigue usate perconfinare il propagarsi delle informazionidi routing bene per flapping routes
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
AREE
CARATTERISTICHE:
• non si sovrappongono
• la topologia di un’area è invisibile all’esterno
• tutte le aree sono collegate alla dorsale
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
backbone
Area 1
Area 2
Area 3
boundary
router
backbone
router
border
router
altro ASaltro AS
internal
router
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
4 CLASSI DI ROUTER
• internal router: completamente interno a un’area
• border router: collegamento tra 2 o più aree
• backbone router: appartiene alla dorsale
• boundary router: router di confine con altri AS
le classi possono sovrapporsi! es. router di confine sono anche di dorsale
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
3 TIPI DI PERCORSO
• intra-area: il router sorgente conosce già il percorso più breve
• inter-area: dalla sorgente alla dorsale, attraverso alla dorsale, fino alla destinazione
• inter-AS
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
ROUTER ID
• ID univoco su tutta la rete
• criteri di scelta dell’ID:
1. l’indirizzo IP più alto sulle interfacce di loopback del router interfaccia logica e non fisica
1. in assenza di interfacce di loopback viene utilizzato l’IP più elevato sulle interfacce attive al momento dell’accensione
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
SCAMBIO LSA
• lo scambio di LSA avviene tra nodi adiacenti
non equivale a dire vicini
una coppia di router devono creare un’adiacenza per essere considerati “neighbors” e scambiare LSA
• i vicini vengono contattati con messaggi di HELLO
poi inviati ogni 10 secondi come keepalive
se keepalive mancanti, dopo 40 sec considerato guasto
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
SCAMBIO LSA
Per ottenere adiacenza:
• numero area
• tempi di hello e dead sulle interfacce connesse
• password preconfigurata (se presente)
• area stub flag che indica il tipo di area
• dimensione massima MTU sulle interfacce
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
SCAMBIO LSA
raggiunto il two-way state si verifica un processo di elezione
router A router B
HELLO (values)
LSACKif match
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
SCAMBIO LSA
Per evitare inefficienza viene creato un design client/server per ogni segmento di broadcast
fanno eccezione i point to point WAN
Designated router: nodo che mantiene le informazioni aggiornate di topologia e le propaga in tutto il segmento di broadcast
Backup designated router: per fault tollerance in caso di guasto del designated router
se DR cade viene sostituito e si elegge un nuovo BDR
Drothers: tutti gli altri nodi
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
ELEZIONE DEL DR
• il router con più alta priorità (su 8 bit da 0 a 255, def 1)
se uguale a zero il router viene escluso dall’elezione
• a parità di priorità si sceglie il router con ID più alto
ID = 10.37.82.1
Priority = 1
A
ID = 10.37.83.37
Priority = 1
B
ID = 10.37.82.40
Priority = 1
C
BDR
ID = 10.37.81.25
Priority = 1
D
ID = 10.37.83.39
Priority = 1
E
DR
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
POST-ELEZIONE DEL DR
! un router può fare capo a più DR/BDR se si affaccia su diversi segmenti broadcast
• si formano coppie master-slave che portano alla sincronizzazione tra DR e router (FULL STATE)
master quello con ID più alto, non necessariamente il DR
utilizzati speciali pacchetti che consentono di scambiarsi info temporali e fare query
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
POST-ELEZIONE DEL DR
In caso di caduta di un collegamento:
1. il router avvisa il DR (multicast 224.0.0.6)
2. il DR propaga l’info agli altri router del segmento (multicast 224.0.0.5)
anche se trasmissione multicast il DR si aspetta un acknowledge da ogni altro router per conferma ricezione
! per robustezza i DR manda in flooding il suo database dei collegamenti ogni 30 minuti
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
OSP
F
POST-ELEZIONE DEL DR
A B C
BDR
D E
DR
C invia un messaggio a
DR/BDR su
224.0.0.6
DR inoltra
l’informazione a
tutti su 224.0.0.5
AS1
AS2
AS3
IGP
BGP
IGP
IGP
BGP
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
BG
P
ROUTING TRA AS
Protocolli diversi per ragioni:
• politico-amministrative
• scalabilità
• prestazioni
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
BG
P
BGP
Attualmente utilizzata la versione 4
definita nelle RFC da 1771 a 1774
std de facto per il routing tra AS
Scopi:
• ottenere info raggiungibilità dagli AS confinanti
• propagare tali info all’interno della propria rete
• determinare i precorsi più brevi verso tali destinazioni
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
BG
P
BGP
Caratteristiche:
• utilizza sessioni TCP semipermanenti sulla porta 173
le connessioni tra i router non corrispondono necessariamente a collegamenti fisici
• le destinazioni non sono host ma prefissi CIDR
• eBGP per scambio dei prefissi
• iBGP per inoltro delle info dentro l’AS
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
BG
P
BGP
“route BGP”: prefisso + attributi
tra cui:
• AS_PATH: elenco degli AS attraversati dall’annuncio
ottenuto per accodamento ASN
possibilità di rilevare annunci reiterati
possibilità di scelta tra diversi path
• NEXT_HOP: l’indirizzo IP dell’interfaccia utilizzata per inoltrare l’annuncio
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
BG
P
BGP
Scelta tra percorsi alternativi:
• attributo di preferenza locale: assegnato dall’amministratore, si sceglie valore preferenza più alto
• AS_PATH più breve: hop come metrica
• next hop più vicino
hot potato routing
• identificatori BGP
! Nella realtà è più complesso di così
RO
UTIN
G D
INA
MIC
O -
BG
P
BGP
Politiche di instradamento:
• solo il traffico che ha origine e/o destinazione in una rete cliente
• accordi di peering: negoziati privati tra ISP
B
CA
Z
X
Y
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
Scopo: inviare pacchetto a tutti i nodi
Tecniche:
• UNICAST a N VIE: semplice ma inefficiente, certi segmenti della rete verranno attraversati più volte
es. origine connessa con singolo segmento questo vedrà N pacchetti, uno per destinazione
! richiede conoscenza dell’indirizzo di tutti i destinatari (propagato in broadcast?)
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• FLOODING CONTROLLATO: ogni nodo invia copia ai propri vicini tranne a quello dal quale ha ottenuto il pacchetto
! in caso di cicli si ottiene broadcast storm
E
B
CA D
E
B
CA D
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• FLOODING CONTROLLATO: ogni nodo invia copia ai propri vicini tranne a quello dal quale ha ottenuto il pacchetto
! in caso di cicli si ottiene broadcast storm
E
B
CA D
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• FLOODING CONTROLLATO: ogni nodo invia copia ai propri vicini tranne a quello dal quale ha ottenuto il pacchetto
! in caso di cicli si ottiene broadcast storm
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• FLOODING CONTROLLATO
o NUMERO DI SEQUENZA: il nodo origine inserisce un identificatore e un numero di sequenza
i destinatari possono discriminare se è pacchetto ripetuto e quindi se devono inoltrarlo o meno
! deve mantenere una lista dei pacchetti visti
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• FLOODING CONTROLLATO
o REVERSE PATH FORWARDING (RPF) (detto anche RPB Reverse Path Broadcast):
1. pacchetto inoltrato su tutte le uscite tranne quella dalla quale ho ricevuto il pacchetto
2. l’inoltro avviene solo se il pacchetto è pervenuto dal percorso più breve che collega origine al nodo
non è necessario conoscere tutto il percorso da sorgente a nodo, è sufficiente sapere quale interfaccia fa parte del percorso più breve
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
Con flooding controllato evitati i broadcast storm ma permane l’inefficienza legata a pacchetti ripetuti
! consumo di banda e CPU
• BROADCAST CON ALBERO DI COPERTURA
• assenza di cicli
albero di copertura minimo: albero per il quale la somma dei costi associati ai lati è minima
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• BROADCAST CON ALBERO DI COPERTURA
tutti i pacchetti di broadcast seguono sempre l’albero, indipendentemente dalla sorgente
E
B D
CA F G
E
B D
CA F G
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• BROADCAST CON ALBERO DI COPERTURA
tutti i pacchetti di broadcast seguono sempre l’albero, indipendentemente dalla sorgente
BR
OA
DC
AST R
OU
TING
BROADCAST ROUTING
• BROADCAST CON ALBERO DI COPERTURA
! il problema si sposta sulla creazione dell’albero e sul suo mantenimento/aggiornamento
o APPROCCIO BASATO SUL CENTRO
1. viene stabilito un nodo che sarà la radice dell’albero
2. ogni nodo invia alla radice un messaggio di adesione
si procede per innesti
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