Kattava katsaus reititykseen

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (1/29) S 38.188 Tietoliikenneverkot S 2000 Luento 4: Reititys Kattava katsaus reititykseen M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (2/29) S 38.122 Telecommunication Switching Technology II (2 cr) The course covers routing at the functional level in the circuit and packet switched networks. Especially we will learn about the routing algoritms and some of the routing protocols that form the foundation of the Internet. Suosittelen lämpimästi kaikille!!! Tällä kurssilla käymme läpi käytännönläheisemmin reititystä ja keskitymmekin tarkastelemaan, mitä reitityksellä saavutetaan

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (3/29) Reititys Tehtävä: Muodostaa reititystaulukko / päivittää olemassa olevaa taulukkoa Hakea halvin (lyhin) polku kahden päätelaitteen / verkon välille Rakenne: Protokolla Kommunikointi muiden reitittimien kanssa ( 1. tehtävä ) Algoritmi Rakentaa halvin polku ( 2. tehtävä ) Algoritmit M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (4/29) Etäisyysvektori Perustuu hajautettuun reitinmuodostukseen Jokainen reititin muodostaa reitit verkon sisällä yhteistyössä Reititystauluja vaihdetaan verkon sisällä, kunnes kaikki on stabiloitunut Linkkitila Perustuu keskitettyyn reitinmuodostukseen Jokainen reititin muodostaa reitit itsenäisesti Topologiatietokantoja vaihdetaan verkon sisällä säännöllisesti

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (5/29) Algoritmit Etäisyysvektori Edut Yksinkertainen Ei parametrisointia Haitat Hidas konvergoituminen Yksi reitti per kohde Ei kustannusfunktion valintaa Linkkitila Edut Nopea konvergenssi Tukee monia reittejä per kohde Tukee erilaisia kustannusfunktioita Haitat Monimutkainen ja raskas algoritmi Parametrisoitava M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (6/29) Terminologiaa AS (Autonomous System) Joukko verkkoja, joilla on yhteinen reititys strategia (ja joita hallinnoi yksi organisaatio) Kaikki osat on sisäisesti kytkettyjä eli jokaisesta AS:n osasta on polku toiseen AS:n osaan käyttäen vain AS:n omia resursseja Alue (Area) AS:n sisäinen yhteinäisten verkkojen ja pätelaitteiden muodostama osajoukko

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (7/29)... IGP (Interior Gateway Protocol) Autonomisen alueen sisällä reititystauluja ylläpidetään sisäisellä reititysprotokollalla Autonomisen alueen ulkopuolinen tieto saadaan ulkoisella reititysprotokollalla, jonka informaatio siirretään sisäiseen protokollaan EGP (Exterior Gateway Protocol) Autonomisten alueiden välillä reititys informaatiota siirretään ulkoisella reititysprotokollalla... M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (8/29) Reunareititin (Border router) Reititin on reunareitin, jos sillä on vähintään yksi ulkopuolinen naapuri. Sisäiset naapurit (interior neighbours) Kaksi reititintä on sisäisiä naapureita, jos ne ovat reunareitittimiä samassa autonomisessa alueessa. Ne voivat olla epäsuorasti kytkettyjä tai suoraan kytkettyjä toisiinsa Ulkoiset naapurit (exterior neighbours) Kaksi reititintä on ulkoisia naapureita, jos niillä on yhteinen verkko ja ne kuuluvat eri autonomiseen alueeseen

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (9/29)... Topologinen tietokanta Tietokanta verkoista ja niihin liittyvistä reitittimistä Alue (domain) Osa verkkoa, jolla on yhteneväinen topologinen tietokanta Usein korvaa termin autonominen alue... M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (10/29) Autonominen alue Ulkoiset naapurit Reunareititin Sisäiset naapurit

Sisäiset protokollat M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (11/29) Tehtävä Muodostaa autonomisen alueen sisällä tarkka ja kattava kuva verkon topologiasta Muodostaa edullisimmat reitit jokaiseen verkon pisteeseen Tehtävään vaikuttaa Käytetty algoritmi Valittu kustannusfunktio Hallinnolliset rajoitteet RIP M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (12/29) RIP (Router Information Protocol) versio I Dokumentoitu RFC 1058 Perustuu etäisyysvektori algoritmiin Luokkapohjaiset osoitteet Etäisyys 1 15 (16 ääretön) Ei skaalaudu isoihin verkkoihin Reititystaulualkio Reititystaulujen päivitys jakelulähetyksenä UDP porttiin 520 Joka 30s tai reititystaulun muuttuessa (RND 1 5 s) Maksimissaan 512 tavua + UDP ja IP otsikot 0 7 8 15 16 23 24 31 be zero command (1) version (1) must (2) address family identifier (2) must be zero (2) IP address (4) must be zero (4) must be zero (4) metric (4)...

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (13/29) RIP Network verkon osoite Next Hop seuraavan reitittimen osoite Distance etäisyys reitittimestä kohteeseen Timers ajastimet (timeout, garbage collection) Flag lippu (kuvaa tietoa siitä onko reitti muuttunut edellisen lähetyksen jälkeen) M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (14/29) RIP tilakone Sanoman vastaanottaja alustaa reititystaulunsa vastaamaan sanoman sisältöä Alustaa timeout ajastimen 180s Mikäli reititin ei tämän ajan kuluesa vastaanota päivitystä, oletetaan reitin kadonneen. Mikäli reitti katoaa Asetetaan sen etäisyys äärettömään (16) ja alustetaan garbage collection ajastin 120s Jos ajastin laukeaa, poistetaan reitti reititystaulusta

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (15/29) RIP RIP (Router Information Protocol) versio II Dokumentoitu RFC 1387 Perustuu etäisyysvektori algoritmiin Luokattomat osoitteet Etäisyys 1 15 (16 ääretön) Ei skaalaudu isoihin verkkoihin Reititystaulualkio Reititystaulujen päivitys jakelulähetyksenä UDP porttiin 520 AUTENTIKOITU 0 7 8 15 16 23 24 31 command (1) version (1) must be zero (2) address family identifier (2) Route Tag (2) IP address (4) Subnet Mask (4) Next Hop (4) Metric (4)... M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (16/29) RIP Miksi kyllä Kevyt Helppo ymmärtää Ei vaadi hallintaa Miksi ei Yksi alkio 20 tavua (50 000 reittiä > 1MB > 270kbit/s) Verkon maksimikoko 15 hyppyä Reititystaulu epästabiili Suurien taulujen rakentaminen verkossa hidasta > paketti hukkaa, koska ei tunnettua reittiä Yksi kustannustekijä

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (17/29) IGRP IGRP CISCO Systems oma reititysprotokolla Tarkoitettu paikkaamaan RIP v1:n puutteet Luokkapohjainen Etäisyysvektori algoritmi Monta kustannustekijää Linkin viive Linkin kapasiteetti Linkin luotettavuus Linkin käyttöaste EIGRP CISCO Systems oma reititysprotokolla Tarkoitettu paikkaamaan IGRP:n puutteet Luokaton Etäisyysvektori algoritmi Viisas silmukoiden poisto M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (18/29) OSPF Open Shortest Path First (v2) Dokumentoitu RFC 1247 Perustuu linkkitila algoritmiin Luokattomat osoitteet Monta kustannustekijää Useita vaihtoehtoisia reittejä Tukee dial up verkkoja Ei etäisyysrajotteita Topologiatietokannan päivitys Muutoksesta Joka 60 minuutti Natiivi IP paketti (protokolla arvo 89)

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (19/29) OSPF Aluiden välinen reunareititin Mahdollisuus autonomisen alueen sisäiseen sisäiseen ositteluun (alueisiin) 2 tasoinen hierarkia 1 kpl backbone N kpl muita Kaikki alueet kommunikoivat backbonen kanssa, joko Suoraan Virtuaalilinkein Virtuaalilinkki M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (20/29) IS IS ISOn standardoima reititysprotokolla OSI mallin mukaisiin verkkoihin ISO DP 10589 myös RFC 1142 Kosmeettisia eroja OSPFn kanssa Kustannus (skaalautuvuus erilaisiin tilanteisiin) OSPF: 16 bittiä IS IS: 6 bittiä Reittivalinta OSPF: lyhin mahdollinen reitti (ei välttämättä backbonen kautta) IS IS: lyhin mahdollinen reitti backbonen kautta

Ulkoiset protokollat M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (21/29) Tehtävä Keventää reititysprosessia eri autonomisten alueiden välillä poistamalla lokaalien muutosten aiheuttamat reittimuutokset muualla verkossa Yksityiskohtaista tietoa autonomisten alueiden sisäisestä rakenteesta ei siirretä muille aluille Toiminta Ei välitä topologista tietoa vaan saavutettavuus tietoa (ja siihen mahdollisesti liittyviä rajoitteita) BGP M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (22/29) Border Gateway Protocol (v1,2,3,4) Virallinen määrittely RFC 1163 Hyödyntää TCP:n palveluja reititysinformaation siirtoon Vertaa TCP = oktettiputki BGP = transaktioita (=UDP) Täytyy rakentaa sovellusprotokolla, joka luo transaktiot Piilottaa yksittäisten autonomisten aluiden rakenteen mainostamalla ainoastaan verkkoja, jotka on saavutettavissa Mallintaa Internetin topologiaa yleisenä graafina (vrt OSPF) autonomiset järjestelmät ovat graafin kytkentäpisteitä yhteydet autonomisten järjestelmien välillä ovat graafin särmiä

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (23/29) BGP Välittää tiedot vektoreina Verkko AS:t, jotka ovat matkalla kyseiseen verkkoon AS5 AS1 10.1.0.0 AS1 AS3 AS2 10.1.0.0 AS2, AS1 AS4 10.1.0.0 AS4, AS3, AS1 AS6 M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (24/29) BGP Purkaa reitityssilmukoita polkuverktorilla Mainostetava reitti sisältää polkuvektorin, joka kuvaa kauttakulku alueita (AS) Reunareititin ei hyväksy reittiä, mikäli sen oma alue on jo polkuvektorissa Ongelma: Verkkojen määrä suuri (Internetin eksponentiaalinen kasvu 1995 ~ 30000) Polkuvektoreiden määrä suuri Reitittimet vaativat paljon muistia Vektoreiden siirto hidasta

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (25/29) CIDR Classless InterDomain Routing Virallinen määrittely RFC 1519 Tehtävä: Suorittaa IP osoitteiden aggregointia Edellyttää Osoitteiden alueellista jakamista Maantieteellisesti Operaattorikohtaisesti Miksi: B luokan osoiteavaruuden rajoitukset B luokan verkko 65535 osoitetta (liian iso) C luokan verkko 255 osoitetta (liian pieni) Reititysinformaation räjähdysmäinen kasvu Reitittimien muisti ja prosessori kapasiteetti ei riittänyt turvaamaan nopeuksien pysymistä kohtuullisina M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (26/29) CIDR Osoiteformaatti Verkko osoite Verkkopeite 130.233.154.0/24 130.233.154.0/255.255.255.0 0 8 16 24 32 A NETWORK HOST B NETWORK HOST C NETWORK HOST CIDR NETWORK HOST

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (27/29) CIDR Toiminta: Reititys kaikkii verkkoihin täytyy tehdä pisimmän yhtäläisyyden perusteella Monikotiset alueet täytyy ainaa ilmoittaa yksilöllisesti Reitittimen, joka suorittaa reittien kokoamista, täytyy hylätä paketit, jotka ovat kootun reitin osia mutta eivät kuulu yhteenkään yksilölliseen reittiin. CIDR M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (28/29) C1 192.24.0.0 192.24.7.0 192.24.0.0/255.255.248.0 AS (A) C7 192.32.0.0 192.32.15.0 192.32.0.0/255.255.240.0 C2 192.24.16.0 192.24.31.0 192.24.16.0/255.255.240.0 C4 192.24.12.0 192.24.15.0 192.24.12.0/255.255.252.0 C3 192.24.8.0 192.24.11.0 192.24.8.0/255.255.252.0 A B AS (B) C6 192.24.34.0 192.24.35.0 192.24.34.0/255.255.254.0 C5 192.24.32.0 192.24.33.0 192.24.32.0/255.255.254.0 192.24.12.0/255.255.252.0 (C4) 192.32.0.0/255.255.240.0 (C7) 192.24.0.0/255.248.0.0 (A) 192.24.12.0/255.255.252.0 (C4) 192.24.32.0/255.255.254.0 (C5) 192.32.0.0/255.248.0.0 (B) BB

M.Sc.(Tech.) Marko Luoma (29/29) Yhteenveto Reititysprotokollien merkitys on verkon toiminnallisuuden takaaminen muuttuvissa oloissa ilman tarpeetonta ihmistyövoimaa Reititys prosessi on pakollinen prosessi kaikissa tietoliikenneverkoissa, joten sen automatisointi on keskeinen tutkimusalue