Politechnika Poznańska Instytut Elektroniki i Telekomunikacji PROTOKOŁY ROUTINGU UŻYWANE W SIECI INTERNET Politechnika Poznańska Instytut Elektroniki i Telekomunikacji Poznań 200 Robert Skowroński Janusz Woga

PODZIAŁ PROTOKOŁÓW statyczny dynamiczny wewnętrzny zewnętrzny protokoły TCP/IP

Routing statyczny. Polega on na trwałej konfiguracji routerów w ten sposób, że pakiety o podanych adresach wysyłane są na z góry ustalony interfejs. Samo przydzielenie adresów IP sieciom, interfejsom routerów i wszystkich komputerów wymaga trochę pracy. Administrator musi jednak jeszcze ustalić zasady routingu między wszystkimi sieciami. Dokonuje tego przez budowę tak zwanych tablic routingu na wszystkich routerach.

Routing dynamiczny. Realizacja routingu statycznego wymaga od administratora trochę pracy. Wprawdzie konfiguracja routerów wykonywana jest tyko raz i potem sieć po prostu działa, ale w razie zmiany topologii sieci (na przykład dołożenie lub usunięcia podsieci) procedura musi być ponownie przeprowadzona. W przypadku awarii któregoś routera lub jednego z łączy konieczna jest szybka interwencja administratora i przekonfigurowanie routerów, bo bez tego cześć lub całość sieci nie działa. Co więcej, dla dużych sieci rozplanowanie optymalnego routingu zaczyna być poważnym zadaniem, a ustrzec się przed błędami jest coraz trudniej. Z drugiej strony, sam algorytm wyznaczania routingu nie jest tak skomplikowana nie wymaga wielkiej inteligencji a jest jedynie żmudny. Takie nudne mało porywające zadania zwykliśmy przerzucać na barki komputerów. Tak właśnie powstała idea routingu dynamicznego, niech routery same zorientują się w topologii sieci, w której pracują i ustalą między sobą zasady optymalnych połączeń między sobą. Powinny też zauważać zmiany topologu siec (na przykład awarie) i automatycznie się do nich dostosowywać.

Routing wewnętrzny. Jest to routing wykonywany wewnątrz pojedynczego systemu autonomicznego. Wyróżniamy nastepujące protokoły routingu wewnętrznego: RIP OSPF IGRP, EIGRP OSI

Routing zewnętrzny. EGP BGP CIDR Jest routingiem wykonywanym między wieloma systemami autonomicznymi. Wyróżniamy nastepujące protokoły routingu zewnętrznego: EGP BGP CIDR

Protokoły TCP/IP Architektura protokołów TCP/IP TCP/IP a model OSI Protokoły TCP/IP to dzisiaj cały zestaw protokołów przeznaczonych do: a) transferu danych: IP, TCP, UDP , b) kontroli poprawności połączeń: ICMP , c) zarządzania siecią: SNMP , d) zdalnego włączania się do sieci: TELNET, e) usług aplikacyjnych typu przesyłania plików: FTP Architektura protokołów TCP/IP TCP/IP a model OSI

Hierarchiczny modele protokołów TCP/IP Węzeł A Węzeł B Programy użytkowe Programy użytkowe Identyczny komunikat Transport Transport Identyczny pakiet Internet Internet Identyczny datagram Inerfejs sieciowy Inerfejs sieciowy Identyczna ramka Sieć fizyczna

Protokół IP-Internet Protocol Datagram IP Protokół ARP Protokół RARP Adresy i klasy IP

Protokół UDP Bezpołączeniowy protokół nie posiadający mechanizmów sprawdzających poprawność dostarczenia danych Opracowany w celu stworzenia aplikacjom możliwości bezpośredniego korzystania z usług IP Pozwala on aplikacjom na dołączanie do datagramów IP adresów portów komunikujących się aplikacji

Datagram IP

Protokół TCP- Transmmision Control Protocol protokół zorientowany połączeniowo blok danych wymieniany między współpracującymi komputerami nosi nazwę segmentu Konieczność ustanowienia, utrzymania i rozłączenia połączenia wirtualnego

Format segmentu

ICMP - Internet Control Message Protocol Umożliwia on przesyłanie między komputerami lub routerami informacji o błędach występujących w funkcjonowaniu sieci IP takich jak: brak możliwości dostarczenia datagramu do miejsca przeznaczenia, zmiana wcześniej wyznaczonej trasy przez jeden z pośredniczących routerów, brak wolnej pamięci buforowej dla zapamiętania datagramu

Format komunikatu o kłopotach z parametrami datagramu IP bajty 1 2 3 4 typ kod suma kontrolna wskaźnik pole nieużywane informacja

Protokół ICMP posługuje się 12 komunikatami, które są wymieniane między routerami i / lub komputerami. Komunikaty te dotyczą przede wszystkim: przekroczenie czasu życia datagramu wystąpienia niezrozumiałego parametru wykrycie nieosiągalnych miejsc przeznaczenia chwilowego wstrzymania nadawania sprawdzenia zasobów sieciowych wskazania innej trasy dla datagramów określenia opóźnienia związanego z przesyłaniem datagramów przez sieć identyfikacji sieci przez dołączony do niej komputer (konfiguracja komputera). otrzymania przez komputer maski podsieci wykorzystywanej w sieci fizycznej

ARP - Address Resolution Protocol

RARP - Reverse Address Resolution Protocol

BGP - Border Gateway Protocol Protokół BGP wykonuje we współczesnych sieciach zadania związane z wyborem ścieżek dla ruchu międzydomenowego.

Protokół BGP wykonuje trzy typy routingu: wewnątrz systemów autonomicznych na zewnątrz systemów autonomicznych przez systemy autonomiczne

Format nagłówka pakietu BGP (Header Format).

EGP - Exterior Gateway Protocol protokół EGP jest odpowiedzialny za wymianę informacji o routowaniu między systemami autonomicznymi wymiana informacji pomiędzy routerami odbywa się w trzech etapach : - krok pozyskiwania sąsiada - osiągalność sąsiada - osiągalność sieci komunikaty EGP są komunikatami typu pytanie - odpowiedź

- I Hear You - Polling - UpDate wymiana informacji pomiędzy routerami wykonywana jest na podstawie komunikatów: - Hello - I Hear You - Polling - UpDate

CIDR - Classless Inter-Domain Routing Stworzony jako lekarstwo na eksplozję tablic rutowania - zmniejsza czas wyszukiwania drogi.

Protokół RIP - używany w sieciach jako podstawowa metoda wymiany informacji o routingu pomiędzy routerami - zastosowany algorytm Distance-vector - tablice rutingu rozsyłane są co określony czas (30s) lub w przypadku zmian (aktualizacja)

Co daje routerom protokół RIP ? Opierając się na protokole RIP routery podejmują następujące działania: żądają aktualnych informacji o routingu od innych routerów i na ich podstawie aktualizują tablice routingu - odpowiadają na podobne żądanie innych routerów - w ściśle określonych przedziałach czasu informują inne routery o aktualnej konfiguracji połączeń międzysieciowych - w przypadku wykrycia zmian w konfiguracji sieci rozsyłają stosowną informację

Protokół RIP Polecenie - wskazuje, czy pakiet jest zgłoszeniem, czy odpowiedzią. Zgłoszenie pyta, czy router wystał całą tablicę routingu czy jej część. Numer wersji - określa użytą wersję protokołu RIP. Pole to może sygnalizować różne potencjalnie niezgodne wersje. Identyfikator AFI - określa użyty adres rodziny. Protokół RIP jest przeznaczony do przenoszenia informacji o routingu dla wielu różnych protokołów. Adres - określa adres IP dla wejścia. Miara - wskazuje liczbę przejść pomiędzy sieciami (routerami), które pojawiły się na drodze do miejsca przeznaczenie. Wartość miary mieści się w przedziale od 1 do 15. Dla trasy prowadzącej donikąd przyjmuje wartość 16.

Protokół OSPF Został zaprojektowany w celu zwiększenia efektywności przetwarzania w sieciach pracujących z protokołem IP Jest udoskonaleniem protokołu RIP, ponieważ pozwala na wybór ścieżki na podstawie wieloparametrowego kryterium kosztu określanego jako routing najniższego kosztu

Cechy protokołu OSPF Wybór trasy odbywa się na podstawie wielu czynników, na przykład takich jak szybkość i opóźnienie wprowadzane przez łącze, potrzeba ominięcia określonych obszarów lub różnorodne priorytety. Decyzję o wyborze trasy podejmuje się na podstawie algorytmu SPF. który uwzględnia: liczbę routerów, które musi przejść pakiet, by dotrzeć do miejsca przeznaczenia, zwaną liczbą skoków, szybkość transmisji linii, łączących poszczególne systemy autonomiczne, opóźnienia spowodowane przeciążeniem sieci , koszt trasy, którego miara jest określana przez administratora sieci, najczęściej oparta na rodzaju użytego medium transmisyjnego. Protokół OSPF wysyła zgłoszenia LSA do wszystkich routerów znajdujących się w danym obszarze hierarchicznym. W zgłoszeniach LSA są zawarte między innymi informacje o przyłączonych interfejsach i użytych miarach. Po zgromadzeniu informacji o łączach routery, stosując algorytm SPF, wyznaczają najkrótszą ścieżkę do każdego węzła.

Format pakietu protokołu OSPF Numer wersji -identyfikuje użytą wersję protokołu OSPF. Typ - określa typ pakietu protokołu OSPF. Może to być jeden z następujących typów: Hello: ustala i utrzymuje powiązanie z sąsiadem; Database Description: opisuje zawartość bazy danych o topologii. Komunikaty te są wymieniane po zainicjowaniu powiązania między sprzężonymi routerami; Link-state Request: żądanie od sąsiada przekazania fragmentu bazy danych o topologii. Komunikat ten jest wymieniany w przypadku, gdy router zorientuje się, że część jego bazy danych o topologii straciła aktualność; Link-state Update: odpowiedz na żądanie Link-state Request. Pakiet jest używany do regularnego rozsyłania zgłoszeń LSA. Jeden pakiet Link-state Update może zawierać kilka tego typu zgłoszeń; Link-state Acknowledgment: potwierdzenie pakietu Link-state Update. Długość pakietu - wskazuje całkowitą długość komunikatu w bajtach. Identyfikator routera - identyfikuje źródło pakietu. Identyfikator obszaru - identyfikuje obszar, do którego należy pakiet. Wszystkie pakiety OSPF są skojarzone z jednym obszarem. Suma kontrolna -kontroluje zawartość pakietu w celu wykrycia przekłamań. Typ autoryzacji - wskazuje na typ autoryzacji. Wszystkie informacje wymieniane za pomocą protokołu OSPF są autoryzowane. Autoryzacja - zawiera informację autoryzującą. Dane - zawiera obudowaną informację dla warstwy wyższej.

IGRP, EIGRP IGRP jest unowocześnioną, znacznie bardziej wydajną wersją protokołu RIP. Podobnie jak RIP jest protokołem typu distance-vector, ale wykorzystuje różne kombinacje czterech miar: opóźnienia międzysieciowego, pasma (1200 b/s - 10 Gb/s), obciążenia (1-255) i niezawodności (1-255). Integruje trasowanie wielościeżkowe, niejawnie zarządza trasami pakietów, rozgłasza informacje co 90 sekund (RIP co 30 sec.) wykrywa zapętlenia. EIGRP jest rozszerzonym IGRP (dodano bardzo skuteczne mechanizmy zapobiegające powstawaniu pętli, oparte na algorytmie DUAL )

Protokół OSI Architektura routingu w modelu OSI jest hierarchiczna, wyróżnia się w niej następujące elementy: ES - system końcowy, jest to każdy węzeł sieci, który nie wykonuje funkcji routingu. IS - system pośredni, odpowiada routerowi

Protokół OSI Dla zestawu protokołów OSI opracowano w ramach organizacji ISO kompletny zbiór protokołów routingu: ES - IS: definiuje współdziałanie systemów w zbieraniu informacji o sobie (rozsyła po sieci generowane przez siebie adresy podsieci i warstwy sieciowej) - konfiguracja IS - IS: rozpowszechnia informacje o stanie łączy w celu utworzenia kompletnego obrazu topologii sieci. Przypisuje trasom wartości (<1024) na podstawie ustaleń administratora (łącze<64; opóźnienie, wydatek, błąd). IDRP: zajmuje się komunikacją między ruterami w różnych domenach (w trybie bezpołączeniowym). Zapewnia likwidację pętli, wysoką niezawodność, bezpieczeństwo, zmniejszenie informacji o trasach.

Porównanie protokołów TCP/IP i OSI

Adresy i klasy IP Przykład: 32-bitowy adres 10000000 00001010 00000010 00011110 jest zapisany jako 128.10.2.30

FTP - File Transfer Protokol Zasadniczy protokół do przesyłania plików Poza przesyłaniem plików zapewnia również : dostęp interakcyjny specyfikacja formatu (reprezentacji) kontrola dostępu

SNMP – Simple Network Management Protocol określa sposób komunikacji między programem - klientem do zarządzania siecią używanym przez administratora a serwerem działającym na komputerze lub ruterze. definiuje również zależności administracyjne oraz możliwość uwierzytelniania administratorów

TELNET Protokół do obsługi oddalonego terminala. Oferuje trzy podstawowe usługi : sieciowy terminal wirtualny obejmuje mechanizm, który umożliwia klientowi i serwerowi negocjowanie opcji oraz oferuje zbiór opcji standardowych traktuje oba końce symetrycznie