Routing i protokoły routingu Wykład 7 Kielce 2006

Routing jest procesem znajdowania najlepszej ścieżki z jednego urządzenia do drugiego. Głównym urządzeniem wykonującym tę funkcję jest router. Router spełnia dwie funkcje: Utrzymywanie tabeli routingu i zapewnienie się, że pozostałe routery wiedzą o zachodzących zmianach. Gdy nadejdzie pakiet do interfejsu, router musi użyć tabeli routingu, aby określić gdzie przesłać pakiety.

Protokoły routingu kontra protokoły routowane Protokół routowany – Dowolny protokół sieciowy, który dostarcza wystarczającą ilość informacji na temat adresu warstwy sieci, aby umożliwić przekazywanie pakietów między hostami w oparciu o schemat adresowania. Do przekazywania pakietów protokół routowany wykorzystuje tablicę routingu. Protokół IP jest jego przykładem

Protokół routingu – Obsługuje protokół routowany udostępniając mechanizmy umożliwiające dzielenie się informacjami routingu. Komunikaty protokołu routingu przemieszczają się między routerami. Protokół routingu pozwala routerom komunikować się ze sobą w celu uaktualnienia i utrzymywania tablic routingu

Przykłady protokołów routingu wspierających protokół routowany IP: RIP (Routing Information Protocol) IGRIP (Interior Gateway Routing Protocol) OSPF (Open Shortest Path First)

Routing wieloportowy Routery mogą obsługiwać wiele niezależnych protokołów routingu i utrzymywać tablicę routingu dla kilku protokołów routowanych. Zdolność ta umożliwia dostarczanie pakietów z kilku protokołów routowanych za pomocą tych samych łączy danych.

Routery używają jednej bądź wielu metryk routingu w celu określenia optymalnej ścieżki przez sieć, którą mógłby być przesłany ruch. Metryka routingu jest wartością określającą użyteczność danej ścieżki. Metryki mogą składać się z wartości określających ilość skoków, pasma, opóźnienia, niezawodność itp.

Metryka routingu jest więc algorytmem który generuje liczbę dla danej ścieżki przez sieć. Zazwyczaj im mniejsza metryka, tym lepsza ścieżka.

Określanie metryki Każdy algorytm routingu we własny sposób interpretuje to, co jest „najważniejsze” do wyznaczenia metryki.

Metryki można obliczyć w oparciu o pojedyncze właściwości ścieżek; bardziej złożone metryki można obliczyć łącząc kilka charakterystyk. Metryki najczęściej wykorzystywane przez routery są oparte na następujących wartościach:

Pasmo - pojemność łącza danych Opóźnienie – czas wymagany do przeniesienia pakietu przez każde łącze ze źródła do miejsca przeznaczenia Obciążenie – całkowita aktywność w zasobach sieciowych Niezawodność – zazwyczaj jest to wskaźnik występowania błędów na każdym z łącz sieciowych Licznik skoków – liczba routerów, przez które pakiet musi przejść zanim dotrze do miejsca przenzaczenia

Warstwa sieci zapewnia najskuteczniejszą metodę dostarczania pakietów w połączonych ze sobą sieciach. Do wysłania pakietów z sieci źródłowej do sieci docelowej warstwa sieci wykorzystuje tablicę routingu IP. Po wyznaczeniu przez router odpowiedniej ścieżki następuje wysłanie pakietu. Pakiet zaakceptowany na jednym interfejsie jest przekazywany do następnego interfejsu lub portu, który znajduje się na wybranej ścieżce prowadzącej do miejsca przeznaczenia.

Tablice routingu są budowane przez protokoły routingu lub administratora, zawierają: rodzaj protokołu który utworzył wpis w tablicy Miejsce docelowe/następny skok – mówi routerowi, że konkretne miejsce docelowe jest albo bezpośrednio przyłączone albo osiągalne przez inny router zwany „następnym skokiem” do miejsca docelowego Metryka routingu – określa atrakcyjność danej ścieżki Interejs przez który należy wysłać dane

Routing jest procesem, którego używa router do przekazania pakietów do sieci docelowej. Router podejmuje decyzje w oparciu o docelowy adres IP pakietu. Wszystkie urządzenie występujące na ścieżce wykorzystują adres IP do skierowania pakietu we właściwym kierunku.

Docelowy adres IP umożliwia ewentualne dostarczenie pakietu do miejsca docelowego. Aby podjąć prawidłowe decyzje, routery muszą poznać kierunek, w którym znajduje się odległa sieć. Kiedy routery korzystają z routingu dynamicznego, kierunek do zdalnych sieci jest poznawany od innych routerów. Kiedy używany jest routing statyczny, administrator sieci musi ręcznie wprowadzić informacje o odległych sieciach.

Ponieważ trasy statyczne muszą być ręcznie konfigurowane, każda zmiana w topologii sieci, wymaga od administratora sieci dodawania i usuwania tras statycznych, aby nadążyć za zmianami. W dużych sieciach ręczne zarządzanie tabelą routingu może wymagać poświęcenie większej ilości czasu. W małych sieciach z niewielkimi zmianami trasy statyczne wymagają niewielkiej opieki administracyjnej.

Routing statycznych nie jest tak skalowany jak routing dynamiczny z powodu dodatkowych wymagań administracyjnych. Jednakże nawet w dużych sieciach, obok protokołów routingu dynamicznego, wykorzystuje się trasy statyczne do wykonania niektórych czynności.

Routing statyczny Jeśli sieć jest dostępna za pomocą tylko jednej ścieżki, trasa statyczna do tej sieci może okazać się wystarczająca. Taka sieć nazywana jest szkieletową. Konfiguracja routingu statycznego do sieci szkieletowej zapobiega przeciążeniu powodowanemu przez routing dynamiczny

Działanie trasy statycznej Działanie tras statycznych może zostać podsumowane w poniższej sekwencji: Administrator sieci konfiguruje trasę Router instaluje trasę w tablicy routingu Pakiety są przekazywane z wykorzystaniem trasy statycznej

Użycie domyślnej trasy Domyślne trasy można ustawić jako część konfiguracji statycznej. Domyślna trasa jest to wpis w tablicy routingu, który kieruje pakiety do następnego skoku w sytuacji, gdy nie jest on wyraźnie wyszczególniony w tablicy routingu. Tak więc domyślna trasa przekazuje pakiety z adresami docelowymi, nie pasującymi do żadnej ze znanych tras w tablicy.

Przegląd routingu dynamicznego Routing dynamiczny jest konieczny, aby routery mogły aktualizować dane i adoptować się szybko do zmian w funkcjonowaniu sieci. Routing dynamiczny wykorzystuje protokół routingu, który rozprowadza informacje między routerami

Przykłady protokołów routingu Charakterystyka protokołu RIP: Jako metryki wyboru ścieżki używa liczby skoków; jeżeli liczba przekracza 15, pakiet jest odrzucany; Uaktualnienia routingu są rozgłaszane domyślnie co 30 sekund

Charakterystyka protokołu IGRIP: Domyslnie wykorzystuje dwie metryki: pasmo i opóźnienie Może zostać skonfigurowany do wykorzystywania kombinacji zmiennych, do opracowania łącznej metryki. Możliwe parametry obejmują poniższe zmienne: Pasmo, opóźnienie, obciążenie, niezawodność

Identyfikacja klas protokołów routingu Większość algorytmów routingu można zakwalifikować do jednej z trzech podstawowych klas: Algorytmy wektora odległości Algorytmy łącze – stan Algorytmy hybrydowe

Algorytmy wektora odlegości Algorytmy routingu oparte na wektorze odległości przekazują okresowo kopie tablicy routingu między routerami. Regularne uaktualnienia między routerami komunikują o zmianach topologii.

Każdy router odbiera tablicę routingu od bezpośrednio połączonych z nim routerów sąsiadujących. Router ostatecznie gromadzi odległości sieciowe, dzięki którym tworzy bazę danych zawierającą informacje na temat topologii sieci. Jednak algorytmy wektora odległości nie pozwalają routerowi poznać dokładnej topologii sieci rozległej.

Routing łącze - stan Drugim podstawowym rodzajem algorytmów routingu są algorytmy łącze – stan, znane także jako algorytmy SPF, utrzymują złożoną bazę danych zawierającą informacje na temat topologii.

Algorytm SPF oblicza dostępność sieci Algorytm SPF oblicza dostępność sieci. Router konstruuje logiczną topologię w postaci drzewa, ze sobą samym w postaci korzenia, składającą się ze wszystkich dostępnych ścieżek do każdej dostępnej sieci. Następnie sortuje te ścieżki wykorzystując algorytm SPF. Router umieszcza najlepsze ścieżki i interfejsy do sieci docelowych w tabeli routingu.