ネットワーク技術 II

ネットワーク技術 II

第 10.2 課IP ルーティングプロトコル

http://www.info.kindai.ac.jp/NetEngII

38 号館 4 階 N-411 内線 5459

[email protected]

ネットワーク層の役割

ルーティング

ルーテッドプロトコルとルーティングプロトコル

ルーテッドプロトコルルータによりルートを指定できるプロトコ

ルネットワークを経由してデータを転送する

IP, IPX, AppleTalk, DECnet, XNS 等

ルーティングプロトコルルーティングを実現するプロトコルデータを転送する最適パスを選択する

RIP, IGRP, OSPF, EIGRP, BGP 等

ルーテッドプロトコルルーテッドプロトコルは手紙の送り方

1. 住所 , 電話番号を書き切手を貼る2. 送信元地域の郵便局が収集3. 宛先地域の郵便局に配信4. 宛先の郵便受けに配達

〒〒

〒郵便局

〒郵便局

5 7 7 8 5 0 290

大阪府東大阪市小若江

3-4-1

近畿大学

ルーテッドプロトコル

ルーテッドプロトコルが決めること郵便番号 , 住所封筒の大きさ住所を書く位置、切手を貼る位置収集時刻 , 配達時刻

5 7 7 8 5 0 290

大阪府東大阪市小若江

3-4-1

近畿大学

ルーテッドプロトコルの機能

ルータが宛先を決定し配送するのに充分な情報 ( アドレス ) を提供パケットのフィールドの形式と用途を規定

( 郵便の場合 )

郵送に必要な情報 ( 郵便番号 , 住所 ) を提供封筒の大きさ , 住所を書く位置 , 切手を貼る位置等を規定

ルーティングプロトコル

ルーティングプロトコルは配送経路の決定

宛先経路東京名神を東へ広島山陽道を西へ徳島明石海峡大橋を南へ

〒郵便局

中部地方中国地方

ルーティングプロトコル

ルーティングプロトコル ( 郵便 ) が決めること配送経路

最短経路一番早く着く経路一番安上がりな経路空いている経路〒

郵便局〒

郵便局

ルーティングプロトコルの機能

ルート情報を共有するメカニズムを提供他のルータと交信しルーティング表を維持

( 郵便の場合 )

道路の通行規制や渋滞等の情報を共有するメカニズムを提供他の郵便局と連絡を取り配送経路を確定

IP とルーティングIP はルーティングプロトコルの決定に基き最も効率的なルートを選択する

ホスト A ホスト B

ホスト B へは

右上へ転送するのが速

い

ルーティング表

シリアル 0シリアル 0

イーサネット 0 イーサネット 0

イーサネット 1 イーサネット 1

192.168.1.0/24

192.168.2.0/24 172.16.0.0/16

172.17.0.0/16

10.0.0.0/30

ネットワークインタフェース

10.0.0.0/30 シリアル 0

172.16.0.0/16 シリアル 0

172.17.0.0/16 シリアル 0

192.168.1.0/24 イーサネット1

192.168.2.0/24 イーサネット0


10.0.0.0/30 シリアル 1

172.16.0.0/16 イーサネット1

172.17.0.0/16 イーサネット0

192.168.1.0/24 シリアル 0

192.168.2.0/24 シリアル 0

ルータの機能

ルーティング表の維持ネットワーク情報を他のルータに伝えるパケットの転送ルーティング表に従いパケットを適切な

インタフェースにスイッチング( 参考 ) スイッチの機能

フレームの転送ARP 表に従いフレームを適切なインタ

フェースにスイッチング

ルータとスイッチLANMAC アドレスに基づくレイヤ 2 スイッチング

WANIP アドレスに基づくレイヤ 3 ルーティング

ARP 表198.150.11.163

FE-ED-F9-EF-ED-EC

198.150.11.45FE-ED-F9-FE-44-AF

198.150.11.165FE-ED-F9-EF-AB-87

198.150.11.42FE-ED-F9-FE-25-89

198.150.11.166FE-ED-F9-EF-65-FD

198.150.11.41FE-ED-F9-FE-36-D8

イーサネット 1

イーサネット 2

IP アドレス MAC アドレス

E1

198.150.11.163 FE-ED-F9-EF-ED-EC

198.150.11.165 FE-ED-F9-EF-AB-87

198.150.11.166 FE-ED-F9-EF-65-FD

E2

198.150.11.41 FE-ED-F9-FE-36-D8

198.150.11.42 FE-ED-F9-FE-25-89

198.150.11.45 FE-ED-F9-FE-44-AF

ルーティング表

205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30

学習方法ネットワークインタフェース

ネクストホップ

ホップ

直接接続 10.0.0.0/30 シリアル 1 直接接続 0

IGRP 10.0.0.4/30 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.201.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.202.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

静的 166.23.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 2

直接接続 205.23.25.0/24 イーサネット 1

直接接続 0

直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット 2

直接接続 0ルータ 1 ルータ 2

ルータとスイッチの機能比較

ルータスイッチハブ速度遅中速レイヤ 3 2 1

アドレッシング IP MAC 無コリジョンドメイン分割する分割する分割しない

ブロードキャストドメイン分割する分割しない分割しない

ブロードキャストブロックフォワードフォワード

セキュリティ高低無

ルーティング手順1. ルーティング表作成

10.120.2.0/24

172.16.2.0/24

172.16.3.0/24

S0

S1

E0

ルータ 2

ルータ 0学習方法

宛先ネットワーク

インタフェース


ホップ

直接接続 10.120.2.0/24イーサネット 0

直接接続 0

RIP 172.16.2.0/24 シリアル 0 ルータ 1 3

IGRP 172.16.3.0/24 シリアル 1 ルータ 2 2

ルータ 1

S0

ルーティング手順

10.120.2.0/24

172.16.2.0/24

172.16.3.0/24

2. ルーティング表に従いパケット転送

To:172.16.2.25

To:172.16.3.187

E0

宛先ネットワーク

インタフェース

10.120.2.0/24イーサネット 0

172.16.2.0/24 シリアル 0

172.16.3.0/24 シリアル 1

S1

ルータ 1

ルータ 2

ルータ 0

デフォルトルート

ルーティング表のどのルートにも合致しないパケットをルーティング一般には静的ルートで設定する宛先ネットワークアドレス 0.0.0.0サブネットマスク 0.0.0.0

デフォルトルート

172.16.0.0/16192.168.1.0/24

192.168.3.0/24

192.168.2.0/24

172.17.0.0/16

10.0.0.0/30

WAN

E0

E1

S0S1

ネットワーク宛先

10.0.0.0 /30 S0

172.16.0.0 /16 E0

172.17.0.0 /16 E1

192.168.1.0 /24 S0

192.168.2.0 /24 S0

192.168.3.0 /24 S0

S10.0.0.0 /0

To : 165.23.76.3

ルーティング

静的ルーティングネットワーク管理者がルータに手動で設定

動的ルーティングルーティングプロトコルがトポロジやト

ラフィックの変更に合わせて自動的にルート調整

静的ルーティング

管理者が各ルータに手動でルートを設定宛先ネットワークごとに以下のどちらかを

設定出口のインタフェースネクストホップ (隣のルータ ) の IP アド

レスルータに直接接続しているネットワークは

設定の必要無し

静的ルーティング

192.168.1.0/24

172.16.0.0/16

172.17.0.0/16

S0

S1

E0

10.0.0.2/30

10.0.0.6/30

ネットワークインタフェースネクストホップ

192.168.1.0 /24

172.16.0.0 /16

172.17.0.0 /16

シリアル 0

10.0.0.6

直接接続なので設定の必要無し

静的ルーティングを使う場合デフォルトルート小規模なネットワーク宛先への経路が 1つしか無い場合電話回線等の常時接続ではない場合の回線を使う場合

動的ルーティング

ルーティングプロトコルがトポロジやトラフィックの変更に合わせて自動的にルート調整内部ゲートウェイプロトコル

RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS外部ゲートウェイプロトコル

BGP

ルートの決定

〒郵便局

〒郵便局

80500円

3040

50

2t

3m

渋滞

通行止

徐行

4m

ルーティングメトリック

ルーティングプロトコルは様々なメトリックに基づいて最適パスを決定ホップ数帯域幅遅延信頼性負荷コスト

56Kbps

1544Mbps

\2,000/月

\1,000/月10μs

25μs

ルーティングプロセス

ルーティング表の情報

205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30

ルータ 1 ルータ 2



ホップ


IGRP 10.0.0.4/30 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.201.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.202.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

静的 166.23.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 2

直接接続 205.23.25.0/24 イーサネット 1

直接接続 0

直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット 2

直接接続 0


205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30




ホップ


IGRP 10.0.0.4/30 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.201.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.202.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

静的 166.23.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 2

直接接続 205.23.25.0/24 イーサネット 1

直接接続 0

直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット 2

直接接続 0

プロトコルタイプエントリを作成したルーティングプロトコル


205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30




ホップ


IGRP 10.0.0.4/30 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.201.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.202.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

静的 166.23.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 2

直接接続 205.23.25.0/24 イーサネット 1

直接接続 0

直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット 2

直接接続 0

出力インタフェース宛先へデータを出力するインタフェース


205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30




ホップ


IGRP 10.0.0.4/30 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.201.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.202.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

静的 166.23.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 2

直接接続 205.23.25.0/24 イーサネット 1

直接接続 0

直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット 2

直接接続 0

ネクストホップ宛先がルータに直接接続されているか接続されていないならどのルータへ転送するのか


205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30




ホップ


IGRP 10.0.0.4/30 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.201.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

RIP 135.202.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 1

静的 166.23.0.0/16 シリアル 1 ルータ 2 2

直接接続 205.23.25.0/24 イーサネット 1

直接接続 0

直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット 2

直接接続 0

ルーティングメトリックルーティングプロセスごとに使用するメトリックは違うRIP ならホップ , IGRP なら帯域幅 , 負荷 , 遅延 , 信頼度

ルーティング表の維持ルータ同士が互いに通信してルーティング表が維持される

ネットワーク 1



ルータ 1

ルータ 3

ルータ 5

ルータ 4

僕にはネットワーク1,2,3 が繋がっている

よ

ネットワーク 1宛は

ルータ 2 経由でルータ 1 へ送ろ

う

ルータ 2

僕の隣のルータ 1に

ネットワーク 1,2,3が

繋がっているよ

ルーティングプロトコルの必要性能

最適化能力最適ルートを選択する能力単純でオーバヘッドが小さい CPU, メモリへの負荷が小さい堅牢性と安全性ハードの故障・高負荷・異常事態でも機能柔軟性ネットワークの変化に素早く対応

高速なコンバージェンス ( 収束 )全てのルータでルートの合意が高速

ルーティングメトリック

帯域幅リンクのデータ容量遅延リンクを通過するのにかかる時間負荷ルータやリンクで行われる処理の量信頼度リンクのエラー発生率ホップ経由するルータの数ティック

データリンク上の遅延

コスト帯域幅、費用などに基づいて決める任意の値

内部ゲートウェイプロトコルと

外部ゲートウェイプロトコルIGPs（ Interior Gateway Protocols）自律システム内でルーティングするプロトコルRIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS 等

EGPs(Exterior Gateway Protocols)自律システム間をルーティングするプロトコルBGP 等

自律システム共通の管理ドメイン下にあるネットワーク

内部ゲートウェイプロトコルと

外部ゲートウェイプロトコル

自律システム 1 自律システム 2

IGPs : RIP, IGRP

EGPs : BGP

ルーティングプロトコルのクラス

ディスタンスベクタ各リンクへの距離・時間・方向 (ベクト

ル ) に基づいてルーティング

リンクステート各ルータでネットワークトポロジを構築

ディスタンスベクタ

ディスタンスベクタは標識各交差点に目的地の方向・距離・時間の情

報

↑京都 20km 20 分→ 東京 500km 7 時間←岡山 80km 90 分

↑長野 70km 100 分→ 東京 300km 4 時間← 大阪 200km 3 時間

大阪愛知

東京へ


To:145.20.23.2

145.23.0.0

145.23.0.0は

下へ 1 ホップ

145.23.0.0は

右に接続145.23.0.0

は右へ 2 ホッ

プ

ディスタンスベクタの更新

23.0.0.0/8

23.0.0.0 へは 3 ホップ

23.0.0.0 へは 1 ホップ

23.0.0.0 へは 2 ホップ

S0

S1

S2

23.0.0.0 へはS1 から 2 ホッ

プ

リンクステート

リンクステートは道路地図 ( 渋滞情報付 )各交差点に道路網の情報

大阪愛知

東京へ


To:145.20.23.2

145.23.0.0

145.23.0.0は

右→下→右

リンクステートの更新

23.0.0.0/8

S0

S1

S2

?

?

??

??

ディスタンスベクタとリンクステート

クラスルータの保持情報

更新タイミング

トポロジ変化時の対応

ルート計算

ルーティングループ


距離方向

定期的遅い単純発生し易い


トポロジ

トポロジ変化時

速い複雑発生しにくい

内部ゲートウェイプロトコル

RIP (Routing Information Protocol)IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)OSPF (Open Shortest Path First)IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)

RIP(Routing Information Protocol)

クラス : ディスタンスベクタメトリック : ホップ

205.23.25.0/24

205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

135.201.0.0/16

135.202.0.0/16

E2

E1S1 S1

S2S1

E1E2

E1

10.0.0.0/30

10.0.0.4/30


ホップ 0

ホップ 0( 直接接続 )

ホップ 1

ホップ 1

ホップ 2

RIP のルーティング

S0

S1

142.120.0.0/16

ホップ 3

ホップ 2


ホップ

142.120.0.0 / 162シリアル 1

RIP の最大ルータ数

15 ホップまで16 ホップ以上は RIP ではルーティング不可

RIPv1 と RIPv2

バージョン

アドレスクラス

サブネット化サブネット情報

1 クラスフル

同じ大きさのサブネットのみ

送らず

2 クラスレス

ネットワーク毎に変更可送る

クラスフルネットワーク

192.168.1.0/26

192.168.1.64/26 192.168.1.192/26

192.168.1.128/26

192.168.2.0/26

全てのネットワークがサブネットマスク 255.255.255.192

RIPv1 でルーティング可能

クラスレスネットワーク

192.168.1.0/24

192.168.2.0/25 192.168.1.192/27

192.168.2.128/26

192.168.1.224/30

ネットワークごとにサブネットマスクが異なるRIPv1 でルーティング不可能 RIPv2 ならルーティング可能

IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)

クラス : ディスタンスベクタメトリック : 帯域幅 , 遅延 , 信頼性 , ロード帯域幅

パス内の最小帯域幅の値遅延

パス全体の累積インタフェース遅延信頼性

宛先までのリンク上の信頼性 (エラー率 )ロード

宛先までのリンク上の負荷

IGRP のメトリック

メトリック = 帯域幅 + 遅延 ( デフォルト )メトリック = [K1×帯域幅 +K2×帯域幅 ÷(256-負荷 )+K3× 遅延 ]×K5÷[ 信頼度 +K4]

IGRP のルーティング

S0

S1

142.120.0.0/16

155Mbps

56Kbps


ホップ

帯域幅

142.120.0.0 / 16

1544Mbps

155Mbps

1544Mbps

64Kbps 56Kbps

3 155Mbpsシリアル 0

メトリック :帯域幅の場合

EIGRP(Enhanced IGRP)

クラス : 拡張ディスタンスベクタディスタンスベクタ + リンクステート

両者の長所を取り入れたクラス

メトリック : 帯域幅 , 遅延 , 信頼性 , ロードIGRP と互換性有り

OSPF(Open Shortest Path First)

クラス : リンクステートメトリック : 帯域幅大規模ネットワークに対応各ルータがネットワークトポロジを収集し最短経路を計算する

BGP(Border Gateway Protocol)外部ゲートウェイプロトコル自律システム間をルーティング

クラス : パスベクタメトリック : 使用せずネットワークポリシーに基づいてルー

ティング

各ルーティングプロトコルの特性

プロトコル

内外メトリック

最大ホップ

更新クラスクラスレス

学習

RIPv1内部ホップ 15 30秒おきディスタン

スベクタ

クラスフル

CCNA

2

RIPv2内部ホップ 15 30秒おきディスタン

スベクタ

クラスレス

CCNA

3

IGRP内部

帯域幅、負荷、遅延、信頼度 255 90秒おきディスタン

スベクタ

クラスフル

CCNA

2

EIGRP内部

帯域幅、負荷、遅延、信頼度 224

30秒おき or

トポロジ変化時

拡張ディスタンスベクタ

クラスレス

CCNA

3

OSPF内部帯域幅無制

限トポロジ変化時


クラスレス

CCNA

3

IS-IS内部帯域幅無制

限トポロジ変化時


クラスレス

範囲外

BGP外部

ネットワークポリシー

無制限

トポロジ変化時パスベクタ

クラスレス

範囲外

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