Sieci komputerowe i Internet Wykład III: Podstawy trasowania (routingu) Rodzina protokołów TCP/IP

Trasowanie (routing): - przesyłanie komunikatów (pakietów, datagramów, segmentów) w warstwie trzeciej (sieci), między sieciami o różnej budowie; - umożliwia łączenie sieci heterogenicznych. Elementy trasowania: - określanie optymalnej ścieżki transmisji (path determination): - metric - miara trasy n.p. długość, - tablice routingu (kojarzą nr sieci z interfejsem), - protokoły routingu (wymiana informacji między routerami), - przełączanie pakietów: - zmiana adresowania fizycznego.

Przesyłanie pakietów poprzez inter-sieć

Algorytmy trasowania (Routing Algorithms): - cele projektowe: - optymalność - zdolność wyboru najlepszej trasy, - prostota - niskie wymagania sprzętowe i narzut komunikacyjny, - niezawodność - odporność na zakłócenia, przeciążenia, błędy. - szybka zbieżność - koordynacja, zapobiegająca pętlom, - elastyczność - przystosowanie do zmiennych parametrów sieci.

Rodzaje algorytmów trasowania: - statyczne / dynamiczne (ręczna konfiguracja) (skalowalność), - jednościeżkowe / wielościeżkowe (prostota) (niezawodność), - płaskie / hierarchiczne (każdy z każdym) (komunkacja przez sieć szkieletową - backbone), - oparte o inteligencję hosta (source routing) / routera (lepszy dobór ścieżki) (mniejszy ruch), - wewnątrzdomenowe / międzydomenowe (n.p. RIP) (n.p. BGP), - link-state (shortest path first) / distance-vector (szybsza zbieżność) (mniejsze wymagania).

Metryki Routingu: - długość sieżki (path length) - n.p. hop count, - niezawodność (reliability) - n.p. bit error rate, - opóźnienie (delay) - (odległość, i.t.p.) - przepustowość (bandwidth), - obciążenie (load) - n.p. pps (packet per sercond), - koszt (cost).

Protokoły trasowane (routed): - przenoszą ruch między sieciami (heterogenicznymi) n.p. Internet Protocol (IP), DECnet, AppleTalk, Netware IPX, OSI, Banyan VINES, Xerox Network Systems (XNS). Protokoły trasowania (routing): - realizują wymianę informacji o trasach (między routerami) n.p. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP), Open Shortest Path First (OSPF), Border Gateway Protocol (BGP), Intermediate System to Intermediate System (IS-IS), Routing Information Protocol (RIP).

Instytucje Internetu: Internet Society (ISOC) Internet Architecture Board (IAB) Internet Engineering Steering Group (IESG) Internet Engineering Task Force (IETF) Internet Assigned Numbers Authority (IANA) RFC Editor American Registry for Internet Numbers (ARIN) Asia-Pacific Network Information Center (APNIC) Reseau IP Europeens (RIPE) InterNIC Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN)

Standardy sieci TCP/IP Dokumenty RFC (Request for Comments): Źródło: http://www.rfc-editor.org/ STAN PROTKOŁU: STATUS PROTOKOŁU: Standard Required Draft standard Recommended Proposed standard Elective Experimental Limited use Informational Not recommended Historic

Standardy Internetu -c.d. STD 1 — Internet Official Protocol Standards STD 2 — Assigned Internet Numbers STD 3 — Host Requirements STD 4 — Router Requirements For Your Information (FYI) (np. FYI 4 - FYI on Questions and Answers) Best Current Practice (BCP)

Internet Protocol (IP wersja 4) - (RFC 791): - protokół warstwy sieci, realizujący bezpołączeniowe, niegwarantowane (best-effort) usługi dostarczania datagramów, z możliwością ich fragmentacji na łączach różnych wielkościach MTU (maximum-transmission unit).

Sieć Ethernet Sieć Token Ring Dwie sieci połączone przez router Warstwa aplikacji Klient FTP Protokół FTP Serwer FTP Warstwa transportowa Protokół TCP TCP TCP router Protokół IP Warstwa sieciowa Protokół IP IP IP IP Program obsługi Ethernet Program obsługi Ethernet Program obsługi Token Ring Program obsługi Token Ring Warstwa łączy Protokół Ethernet Protokół Token Ring Sieć Ethernet Sieć Token Ring

Format datagramu IP:

Format datagramu IP: - Version - wersja protokołu IP (obecnie 4) - 4 bity, - IHL - IP Header Length - długość nagłówka w bajtach - 4bity, - Type-of-Service - określa sposób traktowania przez wyższy protokół, poziom ważności (QoS) - 8 bitów, - Total Length - całkowita długość (w bajtach) pakietu IP -16 bitów, - Indentification - numer identyfikujący kolejność - 16 bitów, - Flags - bit nieużywany=0, bit zezwalający na fragmentację (=0), bit oznaczający ostatni z fragmentów (=0), - Fragment Offset - wskazuje względną pozycję (64-bitowe elementy) danych fragmentu w stosunku do oryginalnego datagramu -13 bitów, - Time-to-Live (TTL) - licznik zmniejszany przez każdy kolejny router, jeśli równy zero to datagram jest usuwany - 8 bitów, - Protocol - wskazuje docelowy protokół wyższego rzędu - 8 bitów, - Header Checksum - suma kontrolna nagłówka - 16 bitów,

Format datagramu IP (c.d.): - Source Address - adres węzła źródłowego - 32 bity, - Destination Address - adres węzła docelowego - 32 bity, - Options - specyfikuje różne opcje n.p. security, source-routing, - Data - dane zawierające segmenty wyższych protokołów. Zakresy dopuszczalnych MTU: - minimalne 68 bajtów (60 nagłówek + 8 dane), - maksymalne 576 bajtów (w praktyce bywa > 8192, rzadko <1500).

Adresowanie IP: 32-bitowa liczba zapisana w formacie dotted decimal notation.

Klasy adresów IP (klasyczne): 254 1) N = adres sieci (Network number), H = adres węzła (Host number). 2) Jeden adres jest zarezerwowany dla sieci i jeden dla broadcastu.

Adresy specjalne: - all bits 0 = ten węzeł (tylko źródłowy), - all bits 1 = wszystkie sieci lub wszystkie węzły (broadcast), - Klasa A: 127.0.0.0 = loopback = interfejs wewnętrzny (pętla).

Podsieci: Maska podsieci: - stosowane w celu bardziej optymalnej gospodarki przydzieloną pulą adresową, - powstają w wyniku podziału części adresu reprezentującej węzeł na numer podsieci i numer węzła (w podsieci). <network number><host number> 149 . 156 . 110 . 5 <network number><subnet number><host number> 149 . 156 . 110 . 5 Maska podsieci: 32-bitowa liczba, w której cyfry 1 oznaczają część adresu reprezentującą numer sieci (łącznie z podsiecią), a cyfry 0 część reprezentującą numer węzła w podsieci

Maska podsieci (subnet mask)

Maska podsieci: - wydziela z adresu część oznaczającą numer sieci. Przykład: wydzielenie z sieci klasy B podsieci o 254 węzłach. Maska 111111111 11111111 11111111 00000000 255 . 255 . 255 . 0 149 . 156 . 110 . 5 149 . 156 . 110 . 0 0 . 0 . 0 . 5 Maska: Adres: Podsieć: Węzeł:

Dopuszczalne podsieci dla klasy B:

Dopuszczalne podsieci dla klasy C: Typy podsieci: - statyczne - wszystkie węzły mają taką samą maskę, - o zmiennej długości (wymagają routerów przystosowanych do takiej konfiguracji). Węzły typu Multi-homed: - posiadają kilka interfejsów fizycznych w różnych (pod)sieciach (każdy interfejs ma przydzielony inny adres IP), n.p. routery. Uwaga: różne podsieci IP mogą funkcjonować w tej samej sieci fizycznej (n.p. domenie kolizyjnej Ethernet) - połączone routerem.

Trasowanie (Routing) IP Basic router musi znać sposób dostarczenia datagramu IP do: węzłów znajdujących się w sieciach bezpośrednio dołączonych, węzłow/sieci do których trasy ma wyspecyfikowane bezpośrednio, węzłow/sieci do których trasy otrzymał via ICMP Redirect wszystkich innych poprzez trasę wyspecyfikowaną domyślną. Współpraca z innymi routerami w dużej sieci wymaga wyposażenia routera w protokoły trasowania (routing protocols).

Direct routing - węzeł docelowy znajduje się w tej samej sieci. Indirect routing - węzeł docelowy znajduje się w innej sieci, dostępnej za pośrednictwem routera. TABLICA ROUTINGU WĘZŁA D Destination route via 128.10 direct attachment 128.15 direct attachment 129.7 128.15.1.2 default 128.10.1.1

Algorytm trasowania:

Metody dostarczania datagramów IP:

Typy adresów broadcastów: - ograniczony (255.255.255.255) - do wszystkich węzłów podsieci, nigdy jako źródło, nie jest rutowany (z wyj. BOOTP fowarding), - skierowany do sieci (n.p. 128.2.255.255) - jest rutowany do wszystkich węzłów sieci (używany przez ARP), - skierowany do podsieci - zawiera numer sieci i podsieci, nadawca musi znać maskę docelową, realizuje go router docelowy, - skierowany do wszystkich podsieci (n.p. 128.2.255.255) - w sieci z podsieciami, zwykle nie jest rutowany, niepożądany.

Multicast: Anycast: - na adresy klasy D, - bezpołączeniowy, - zero lub więcej odbiorców pod jednym adresem, - węzły docelowe samodzielnie zgłaszają się do grup multicastowych informując o tym routery, - każdy węzeł może nadawać na adres multicastowy. Anycast: - rozłożenie usługi między wiele serwerów, - zdefiniowany dopiero w IP v. 6.

Classless Inter-Domain Routing (CIDR) Adresy prywatne: - trasy do nich są rozgłaszane w Internecie, - węzły nie są bezpośrednio widoczne z poziomu IP, - bramy aplikacyjne (proxy). Klasy: 1-na A - 10 16 B - od 172.16 do 172.31 256 C - od 192.168.0 do 192.168.255 Classless Inter-Domain Routing (CIDR) -łączenie grupy klas C o wspólnym prefiksie (wyższych bitach adresu IP) <IP_address network_mask>

CIDR - supernetting <192.32.136.0 255.255.248.0> reprezentuje zakres od 192.32.136.0 do 192.32.143.0