Upload
qwertyu
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 1/31
Parte IV
Interconnessione di rete
Instradamento in Internet
Parte IV
Interconnessione di rete
Instradamento in Internet
Instradamento IP
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 2/31
Router IP
q I router IP ricevono datagrammi IP da un’interfaccia e
li inoltrano su un’altra
q Si distinguono dagli Host perché:ä hanno in genere più di un’interfaccia
ä utilizzano “protocolli di routing” più sofisticati
q I router IP hanno (normalmente) un indirizzo IP perogni interfaccia.
Instradamento dei datagrammi
q Ogni datagramma IP attraversa un camminocomposto da router e da sotto-reti
q Quando un router consegna un datagramma ad unasotto-rete questo diventa l’unità dati di serviziopropria di quella sotto-rete
q La sotto-rete consegna poi tale unità dati al prossimorouter o a destinazione (se la destinazione èall'interno della sotto-rete stessa) con le stessemodalità con cui tratta le unità dati ad essa"appartenenti"
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 3/31
Instradamento di datagrammi IP
Instradamento diretto
Instradamento indiretto
Sotto-rete 1
Sotto-rete 2
Router 1Host 1
Host 2
Host 3
Instradamento di datagrammi IP
Instradamento diretto
q La trasmissione di un datagramma IP tra duemacchine connesse su una stessa sotto-rete (stessonet_id) non coinvolge i router
q Il trasmettitore IP risolve l’indirizzo fisico dell’hostdestinatario, incapsula il datagramma nell’unità datidella rete fisica e lo invia verso destinazione
q Utilizza i meccanismi propri della rete fisica inquestione per inviare il datagramma
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 4/31
Instradamento di datagrammi IP
Instradamento indiretto
q L’host di destinazione non è sulla stessa sotto-rete del mittente
q Il mittente deve identificare un router a cui inviare il datagramma; ilrouter deve inviare il datagramma verso la sotto-rete di destinazione. Irouter non si occupano dell'instradamento attraverso le sotto-reti
l Il mittente invia il datagramma al router più vicino utilizzando lasotto-rete fisica a cui è connesso
l Il router esamina il datagramma ricevuto e decide verso quale altrorouter instradarlo
l Il processo si ripete di router in router finché si arriva alla sotto-rete di destinazione; qui tramite un instradamento diretto ildatagramma viene inviato allo specifico host di destinazione
l I router formano una struttura inter-connessa e cooperativa. Idatagrammi passano di router in router finché ne raggiungono unoche può consegnare il datagramma direttamente (cioè tramite uninoltro diretto)
q Per effettuare l’instradamento diretto è necessarioassociare l’indirizzo IP del destinatario con l’indirizzo fisico corrispondente
q Associazione staticao la tabella di associazione viene predisposta staticamente (ad esempio rete X.25,
ISDN, etc.)
q Associazione dinamicao la tabella viene costruita dinamicamente attraverso un protocollo ARP (AddressResolution Protocol) RFC826
– broadcast (sulle LAN) – ARP-Server (su reti Non Broadcast)
A B
C D E
A Bmessaggiobroadcast
richiestarisposta
C D E
IP: Risoluzione degli Indirizzi
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 5/31
Traduzione di indirizzi
q Nella rete sono presenti 3 livelli di indirizzamento:o Indirizzi MAC (ad es. 6 byte per LAN IEEE 802)
o Indirizzi IP (4 byte)
o Indirizzi simbolici (host names, URL)
q Il modello di rete ad overlay non prevede unmetodo diretto e/o algoritmico di associazione fra idiversi spazi di indirizzamento, per cui si rendononecessari dei protocolli di risoluzione degliindirizzi:
MAChostname
IP
ARPDNS
Address Resolution Protocol (ARP)
q Il protocollo ARP (Address Resolution Protocol)fornisce un meccanismo dinamico di associazionefra indirizzi MAC ed indirizzi IP
q Viene utilizzato ogni qual volta un nodo di una LANdeve inviare un pacchetto ad un altro nodo, sullastessa LAN, di cui però conosce solo l’indirizzo IP
q Il RARP (Reverse Address Resolution Protocol)realizza l’associazione inversa, ossia associa ad unindirizzo MAC il corrispondente indirizzo IP
o Si usa al bootstrap nei sistemi diskless
o È basato su un paradigma Client/Server
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 6/31
ARP/RARP
q Il formato dei pacchetti è identico per ARP e RARP
q ARP/RARP si appoggiano direttamente sullo strato MAC (non su IP). Ciòsignifica che un opportuno campo nell’intestazione della MAC-PDU indica se ilcontenuto deve essere consegnato a ARP,RARP o IP.
q ARP prevede caching delle informazioni [ > arp -a visualizza il contenuto dellacache]
hard
type
prot
size
hard
size
prot
typeoperation
sender
Ethernet Address
sender
IP Address
target
Ethernet Address
target
IP Address
2 12 1 2 6 4
Ethernet dataEthernet Header FCS
4
MAC-source addr. (6 bytes)
MAC-dest. addr. (6 bytes)
Type (2 bytes) - 0800 IP, 0806 ARP, 8035 ARP
hard
type
prot
size
hard
size
prot
typeoperation
sender
Ethernet Address
sender
IP Address
target
Ethernet Address
target
IP Address
2 12 1 2 6 4
Ethernet dataEthernet Header FCS
4
MAC-source addr. (6 bytes)
MAC-dest. addr. (6 bytes)
Type (2 bytes) - 0800 IP, 0806 ARP, 8035 ARP
Messaggi ARP
Subnet 192.168.10.0/24
.10 .35
MAC-D 00:00:00:00:00:00
MAC-S 00:08:2C:78:58:52
IP-D 192.168.10.35
IP-S 192.168.10.10
MAC-D 00:00:00:00:00:00
MAC-S 00:08:2C:78:58:52
IP-D 192.168.10.35
IP-S 192.168.10.10
MAC 00:08:2C:78:58:52 MAC 00:00:60:AD:87:44
.11 .15 .16 .20
ARP request
TO: ff:ff:ff:ff:ff:ff:
Ogni postazione aggiunge la coppia
MAC/IP alla propria cacheMAC-D 00:00:60:AD:87:44
MAC-S 00:08:2C:78:58:52
IP-D 192.168.10.35
IP-S 192.168.10.10
MAC-D 00:00:60:AD:87:44
MAC-S 00:08:2C:78:58:52
IP-D 192.168.10.35
IP-S 192.168.10.10
ARP reply
TO: 00:08:2C:78:58:52
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 7/31
Esempio ARP n.1
C:\>arp -a
Interfaccia: 150.24.37.30 on Interface 0x1000002
Indirizzo internet Indirizzo fisico Tipo
150.24.37.6 20-53-52-43-00-00 dinamico150.24.37.12 20-53-52-43-00-00 dinamico
150.24.37.84 20-53-52-43-00-00 dinamico
150.24.37.86 20-53-52-43-00-00 dinamico
In questoesempio gliindirizzi fisici
sono tuttiuguali perché èun modem
C:\>arp -a
Interfaccia: 151.100.37.83 on Interface 0x1000003
Indirizzo Internet Indirizzo fisico Tipo
150.24.37.12 00-50-da-49-bb-63 dinamico
150.24.37.14 00-a0-c9-41-11-dd dinamico
150.24.37.111 00-60-6c-12-21-cc dinamico
Tabelle di instradamento
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 8/31
Tabelle di instradamento
q Il meccanismo per l’instradamento in IP è basato su una tabella
che ogni host e router mantiene allo scopo di conoscere lepossibili destinazioni e le modalità per raggiungerle
q Una tabella di instradamento (routing table) contiene delle triple(R,M,I) dove R è l’indirizzo della rete di destinazione M lamaschera di rete associata ad R ed I è l’indirizzo del prossimorouter lungo la strada che porta alla rete di destinazione
q La tabella di instradamento specifica quindi solo un passolungo il cammino verso la destinazione
q Un router non conosce quindi il cammino completo che il
datagramma dovrà compiere
Tabella di instradamento di R2 (semplificata)
20.0.0.5
20.0.0.6
130.11.0.6
213.2.97.7
130.11.0.7
Rete11.0.0.0
Rete20.0.0.0
Rete130.11.0.0R1 R2 R3
11.0.0.5
Rete213.2.97.0
Rete
213.2.98.0
213.2.98.12
Rete di
DestinazioneR
Next hop
(Prossimo router)I
20.0.0.0 instrada direttamente (20.0.0.6)
130.11.0.0 instrada direttamente (130.11.0.6)
11.0.0.0 20.0.0.5
213.2.97.0 130.11.0.7
213.2.98.0 130.11.0.7
Tabelle di instradamento
MascheraM
255.0.0.0
255.255.0.0
255.0.0.0
255.255.255.0
255.255.255.0
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 9/31
Tabelle di instradamento
q Al fine di mantenere piccole le tabelle diinstradamento e realizzare un instradamento
efficiente, le tabelle contengono solo informazionisulle reti di destinazione e non sui singoli nodi
q Se un router non trova nella sua tabella diinstradamento un’entrata relativa ad una certa sotto-rete, allora se è presente, indirizza i suoi datagrammiverso il “router di default”
q Il meccanismo del router di default è usato:
o sia da piccoli host, al quale in genere vengono inviati tutti i
datagrammi non diretti alla sotto-rete a cui sono connessio sia da router o host con tabelle che non coprono tutte le
possibili destinazioni
Tabelle di instradamento
Instradamento del router X:
1) estrai l’indirizzo IP di destinazione dal datagramma(=Y)
2) se è presente una richiesta di instradamento esplicitosu un dato percorso (nel campo Source RouteOption) instradalo come richiesto
3) se l’indirizzo di destinazione Y coincide con X (ladestinazione è il router X), estraine il contenutoinformativo e consegnalo al protocollo indicato
4) decrementa il Time To Live del datagramma; se ilTime To Live è arrivato a zero scarta il datagramma edanne comunicazione all’host mittente (utilizzando ilprotocollo ICMP)
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 10/31
Tabelle di instradamento
5) confronta la componente XandM con YandM (M
maschera di rete del router X), se sono uguali inoltrail datagramma direttamente (→ ARP)
6) Per tutte le righe della tabella di instradamento[R,M,I] confronta se XandM = RandM (R indirizzodella sotto-rete, M maschera di sotto-rete ed I ind.prossimo router). Inoltra il datagramma verso ilrouter I relativo alla corrispondenza con la mascherapiù lunga
7) altrimenti (non c’era nessuna corrispondenza) inoltra
verso il default router se ne è stato specificato unooppure dichiara errore di instradamento (ICMP)
Operatore AND
213.2.97.0 11010101.00000010.01100001.00000000
213.2.96.0 11010101.00000010.01100000.00000000
255.255.252.0 11111111.11111111.11111100.00000000
AND AND
= =
1
1AND
=
1
1
0AND
=
0
0
1AND
=
0
0
0AND
=
0
R
M
RandM
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 11/31
Esempio di instradamento
H1 R1 H2
195.168.14.0/24 195.168.12.0/24195.168.14.2
195.168.14.1
eth0
195.168.12.1
eth1
195.168.12.2eth2
Destination Gateway Genmask Iface
195.168.14.0 195.168.14.2 255.255.255.0 eth0
127.0.0.0 127.0.0.1 255.0.0.0 lo
0.0.0.0 195.168.14.1 0.0.0.0 eth0
Tabella di instradamento di H1
Come procede l’instradamento di un pacchetto indirizzato a:
a) 195.168.14.5b) 195.168.12.2
c) 195.168.14.2
Destination Gateway Genmask Iface
195.168.14.0 195.168.14.2 255.255.255.0 eth0
127.0.0.0 127.0.0.1 255.0.0.0 lo
0.0.0.0 195.168.14.1 0.0.0.0 eth0
1) 195.168.14.5 AND 255.255.255.0 = 195.168.14.0 è uguale a 195.168.14.0?
2) 195.168.14.5 AND 255.0.0.0 = 195.0.0.0 è uguale a 127.0.0.0?
3) 195.168.14.5 AND 0.0.0.0 = 0.0.0.0 è uguale a 0.0.0.0?
Indir izzo IP Destinazione AND Mask == Dest inat ion AND Mask ?
Nota: Destination AND Mask = Destination
Indirizzo IP di destinazione del pacchetto: 195.168.14.5
SI
SI
NO
Tra i record c he dann o SI qual è quello con la masc hera più lun ga? Il n.1
E’ instradamento di ret to o ind i ret to?
Ci sono cas i in cui i l record n.3 non d a corr ispondenza ?
Esempio di instradamento
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 12/31
Interfaccia di loopback
C:\>ping localhost
Esecuzione di Ping xxx [127.0.0.1] con 32 byte di dati:
Risposta da 127.0.0.1: byte=32 durata=1ms TTL=128
Risposta da 127.0.0.1: byte=32 durata<10ms TTL=128
Risposta da 127.0.0.1: byte=32 durata<10ms TTL=128
Risposta da 127.0.0.1: byte=32 durata<10ms TTL=128
Statistiche Ping per 127.0.0.1:
Pacchetti: Trasmessi = 4, Ricevuti = 4, Persi = 0 (0% persi),
Tempo approssimativo percorsi andata/ritorno in millisecondi:
Minimo = 0ms, Massimo = 1ms, Medio = 0ms
Funzioni di
ingresso IP
Funzioni di
uscita IP
Metti nella
coda diingresso
IP
LoopbackDriver
IP
Server/Client Client/Server
Interfaccia di loopback
Funzioni di
ingresso IP
Funzioni di
uscita IP
L’indirizzo IP di
destinazione è
multi/broadcast?
Metti nella
coda diingresso
IP
L’indirizzo IP di
destinazione è ugualeall’indirizzo IP
dell’interfaccia?
ARPDemultiplatore basato
sul tipo di tramaEthernet
Metti nella coda
di ingresso IP
Ethernet
NO/SI
IP
SI
SI
NO
IP
ARP
Send Receive
EthernetDriver
LoopbackDriver
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 13/31
Esempio 1
Tabella di instradamento di R1
Destination Gateway NetMask Iface
HOST 1 ROUTER 1 HOST 2195.168.14.0/24 195.168.12.0/24
195.168.14.2
195.168.14.1
eth0
195.168.12.1
eth1
195.168.12.2
195.168.14.0 255.255.255.0195.168.14.1 (diretto) eth0
195.168.12.0 255.255.255.0195.168.12.1 (diretto) eth1
Traceroute
q TraceRouteo identificazione dei percorsi sulla rete
– generazione di più pacchetti successivi di Echo Request• TTL inizia da 1 e viene incrementato di 1 ad ogni successivo Echo Request
– ogni pacchetto percorre un passo in più r ispetto al precedente
– L’host di destinazione riceve il pacchetto, che contiene come porta destinazione delTCP un numero generalmente inutilizzato (>30000). L’host destinazione invierà quindiall’host sorgente un messaggio ICMP “port unreachable”, sempre contenente il suo
indirizzo IP
– osservazione del l’indirizzo sorgente dei pacchetti di “Time Exceded”
q Problemaä come per il pingscarsa capacità diagnostica
« Esempio: cosa succede se il percorso dei pacchetti nelle due direzioni è diverso(Es. 1,2,3,5,6,5,3,4,8,1) ed il nodo 8 è guasto ?
1
2
4
3
6
5
78
SSEcho Request
Time Exceded
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 14/31
Traceroute
traceroute www.stanford.edu
traceroute to www.stanford.edu (171.64.14.203), 30 hops max, 40 byte
packets
1 151.100.238.1 (151.100.238.1) 2678.773 ms
2 rc-uniromaI.rm.garr.net (193.206.131.49) 1859.746 ms
3 rt-rc-2.rm.garr.net (193.206.134.165) 788.237 ms
4 mi-rm-1.garr.net (193.206.134.17) 766.614 ms
5 ny-mi.garr.net (212.1.200.17) 894.860 ms
6 Abilene-DANTE.abilene.ucaid.edu (212.1.200.222) 1118.096 ms
7 clev-nycm.abilene.ucaid.edu (198.32.8.29) 970.481 ms
8 ipls-clev.abilene.ucaid.edu (198.32.8.25) 1161.797 ms
9 kscy-ipls.abilene.ucaid.edu (198.32.8.5) 967.958 ms
10 denv-kscy.abilene.ucaid.edu (198.32.8.13) 1200.059 ms
11 scrm-denv.abilene.ucaid.edu (198.32.8.1) 985.121 ms
12 BERK--abilene.POS.calren2.net (198.32.249.41) 1166.336 ms
13 SUNV--BERK.POS.calren2.net (198.32.249.14) 1087.366 ms
14 STAN--SUNV.POS.calren2.net (198.32.249.74) 962.810 ms15 i2-gateway.Stanford.EDU (171.64.1.214) 566.572 ms
16 Core3-gateway.Stanford.EDU (171.64.1.222) 215.399 ms
17 sweet-gateway.Stanford.EDU (171.64.3.110) 215.441 ms
18 www1.Stanford.EDU (171.64.14.203) 215.697 ms
Instradamento dinamico
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 15/31
Chi “scrive” le tabelle di routing ?
q La tabella di routing può essere statica (=configurata manualmente) odinamica
q
Nel caso di tabella dinamica, sono presenti dei protocolli eseguiti dairouter, che dinamicamente scrivono/aggiornano la tabella di routing
q Tali protocolli rappresentano il modo in cui i routers comunicano tra diloro allo scopo di determinare i percorsi, e per aggiornarli in caso divariazioni della topologia di rete (ad esempio eventi di guasto, nuovilink,...)
1.vecchio percorso2.guasto
3.nuovo percorso
Sistemi autonomi
q Si definisce come sistema autonomo un insieme di hosts,routers e reti fisiche controllate da una singola autoritàamministrativa; ogni SA è identificato da un numero assegnatodal NIC.
q Ogni SA è libero di scegliere i criteri di determinazione dellestrade al suo interno
q Ogni SA deve però affidare in modo specifico ad uno o piùrouters (bo rd er r o ut er s) il compito di comunicare al mondoesterno le informazioni di routing al suo interno
q Le informazioni di instradamento riguardanti le strade all’internodi un sistema autonomo sono gestite tra i router del SA permezzo degli Interior Gateway Protocols(IGP)
q Le informazioni di instradamento riguardanti strade checoinvolgono più di un sistema autonomo sono scambiatemediante gli Exterior Gateway Protocols (EGP) tra i border rou te rs
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 16/31
Sistemi autonomi
SA 1
SA 2
SA 3
BGP-4
BGP-4
BGP-4
OSPF
RIP
RIP-2
Routing Protocols
Interior Gateway Protocols (intra AS)
q Dis tance vector
o RIP, RIP-2 (Routing Information Protocol)
o IGRP, EIGRP: CISCO proprietary
q Link s tate o OSPF, OSPF-2
o IS-IS
Exterior Gateway Protocols (inter AS)
q BGP-4 (currently used)
q EGP (formerly used)
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 17/31
Interior Gateway Protocols
I più usati oggi sono RIP e OSPF
q RIP (Routing Information Protocol)o E del tipo “d is tance vec to r” ,
o ha problemi di convergenza e instabilità
o è affetto dal problema dei loop
o non può gestire cammini con oltre 15 salti
o la metrica usata è il numero di salti
o la versione RIP-1 NON comunica la maschera di rete (la RIP-2 si)
o non va bene per SA grandi
o vantaggi: semplicità, non richiede onere di CPU ai router
Interior Gateway Protocols
I più usati oggi sono RIP e OSPF
q OSPF (Open Shortest Path First)o E del tipo “l ink state”,
o converge più velocemente
o può definire diverse metriche
o comunica la maschera di rete
o può fare load balancing (ma solo tra cammini equi-costo)
o prevede autenticazione
o svantaggi: complessità realizzativa, onere per le CPU
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 18/31
Exterior Gateway Protocols
q Un Exterior Gateway Protocol (EGP) svolge trefunzioni:
o individuazione dei routers adiacenti con cui scambiare leinformazioni di instradamento; per adiacenza si intende quellalogica; i routers delegati allo scambio di informazioni possonoessere separati anche da altri routers
o verifica continua della funzionalità dei routers interlocutori
o scambio periodico delle informazioni di instradamento, contenutein appositi messaggi; queste riguardano la sola raggiungibilitàdelle reti, non la distanza
q I più comuni EGP sono:
o EGP (Exterior GatewayProtocol): vecchioo BGP (Border GatewayProtocol): attualmente in uso nella v. 4
Exterior Gateway Protocols
q EGP (Exterior Gateway Protocol)o È simile ad un algoritmo Distance Vector, ma non tiene conto di
alcuna metrica (specifica semplicemente se una destinazione èraggiungibile o meno)
o Non ammette la presenza di magliature nella tipologia, perchépotrebbe generare dei loop (funziona solo se tutti gli AS sonocollegati al router EGP in modo stellare)
q BGP (Border Gateway Protocol)o È una evoluzione dell'EGP, in quanto alle funzionalità di base
aggiunge lo scambio di informazioni sulla raggiungibilità dellereti
o Per lo scambio di messaggi tra le entità vengono utilizzati iservizi di trasporto offerti da TCP. Il protocollo effettua la verificadello stato di un link o di un host inviando periodicamentemessaggi di keepalive (il periodo raccomandato è di 30 sec.).
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 19/31
Exterior Gateway Protocols
o Le informazioni di raggiungibilità includono il percorso completoche il traffico deve seguire attraverso un sistema autonomo perraggiungere determinate reti di destinazione
o Queste informazioni sono sufficienti a costruire il grafo diconnettività dei sistemi autonomi
o L'informazione sulla raggiungibilità delle reti ha ovviamentemaggior impatto nel caso in cui sia presente, lungo il percorso traun sistema autonomo sorgente e uno di destinazione, un certonumero di altri sistemi autonomi con funzioni di transito; in casocontrario l'impiego di BGP od EGP è pressoché equivalente
o Consente di utilizzare opportune politiche di restrizione per iltraffico in transito, stabilite dal gestore del sistema e codificate intabelle di configurazione, che vengono poi passate al protocollo
o Il protocollo consente la configurazione manuale delle priorità discelta tra più instradamenti disponibili: ciò consente uninstradamento extra-SA sostanzialmente statico
Routing Information Protocol (RIP)
q RIP appartiene alla categoria dei Distance Vector RoutingProtocols
q Applica l’algoritmo di Bellman-Ford per la determinazione delletabelle di instradamento
q E’ richiesto che ogni nodo scambi informazioni con i nodi vicini
o due nodi sono vicini se sono direttamente connessi mediante la s tessa rete
q RIP è utilizzato in reti di piccole dimensioni
q E’ molto semplice, tuttavia
o la convergenza è lenta
o lo stato di equilibrio può essere un sub-ottimo
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 20/31
Routing Information Protocol (RIP)Routing Information Protocol (RIP)
q Notazioni
o M : numero di reti a cui il nodo x è direttamente connesso
o w(x,i) : costo associato al ramo uscente dal nodo x verso la rete i (1≤i ≤M)o N : numero di reti
o L(x,j) : stima della lunghezza del cammino minimo dal nodo x alla rete j
o R(x,j) : next router nel cammino a minima lunghezza dal nodo x alla rete j
q Ogni nodo mantiene al suo interno tre vettori
=
)M,x(w
)1,x(w
Wx M
=
)N,x(L
)1,x(L
Lx M
=
)N,x(R
)1,x(R
Rx M
Vettore dei costi dei ramiuscenti dal nodo
Vettore delle distanzeminime verso le altre reti
Vettore next hopverso le altre reti
Routing Information Protocol (RIP)Routing Information Protocol (RIP)
qq PeriodicamentePeriodicamente (circa 30 s) avviene lo scambio dei vettoriLx tra i nodi vicini
q Il nodo x aggiorna i suoi vettori nel seguente modo
q doveo A : insieme dei nodi vicini al nodo x
o Nx y : rete che interconnette i nodi x e y
) j,y(L)N,x(wMin) j,x(LxyAy
+=∈
y) j,x(R =
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 21/31
RIP: tabelle di statoRIP: tabelle di stato
q
Ogni router ha una tabella di stato in cui compare una riga(colonna) per ciascuna rete di cui il router sia aconoscenza
q Ogni riga (colonna) contiene le seguenti informazioni:
o indirizzo identificativo della rete
o indirizzo del primo router del percorso (next hop)
o distanza dalla rete (numero minimo di reti da attraversare semetriche unitarie)
Esempio RIPEsempio RIP
Tabella di stato Host X (iniziale)
Dest. NetR(X,j)L(X,j)
1 2 3 4 5--- B B A A1 2 5 2 6
Tabella di stato Host X (finale)
Dest. NetR(X,j)L(X,j)
1 2 3 4 5--- B AA A A1 2 33 2 33
1 Network 1
Network 3 Network 2 Network 4
8
5
C B A
3
1
7
1
G D
3 6 2 2
E
9 → 1
Network 5
1
1
H F
1
Host Y
Host X
9→ 110→ 1
4→ 1
3 1 4 3 44B
8 88 5 66 6C
7 3 22 1 22A
Messaggi RIP verso Host X
(primo refresh dopo variazione)
X XX
X
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 22/31
RIP (Versione 1)
q Formato compatibile con i messaggi Berkeley Software
Distribution (BSD) UNIXq Un messaggio RIP è incapsulato in una unità dati UDP
q Pacchetto Request
o è emesso da un router per chiedere ad un nodo vicino l’invio della distancevector table o di una parte di essa
q Pacchetto Response
o è emesso per inviare tutta o una parte della distance vector table
o è emesso
– ogni 30 secondi
– in risposta ad un pacchetto Request – quando la routing table cambia (Triggered updates)
RIP (Versione 1)
q Il formato massimo di un messaggio RIP è di 512 bytes
o massimo 25 blocchi per messaggio
o in caso di un numero maggiore di 25 indirizzi da aggiornare si utilizzanomessaggi RIP multipli
q Non supporta la tecnica della subnet mask
o un router deve conoscere la struttura degli indirizzi
q La metrica usata è la distanza (intero compreso da 1 a 16)
o il valore 16 indica in f in i to
q Se per 180 s un indirizzo di rete non è rinfrescato viene rimossodalla routing table del router
q In caso di variazioni consecutive dello stato dei link i messaggiRIP sono emessi con intervallo da 1 a 5 s
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 23/31
Formato pacchetto RIP (Versione 1)
q
Header o Command
– request
– response
o Version
q Block
o IP address
– rete, sottorete o host
o Metric
– distanza dalla rete
indicata nell’IPaddress
Address Identifier 0
IP Address N
00
Metric for address N
Command Version 0
Address Identifier 0IP Address 1
0
0
Metric for address 1
Address Identifier 0
IP Address 2
0
0
Metric for address 2
A d d r e s s 1
d i s t a n c e
A d d r e s s
2
d i s t a n c e
F i n o
a 2 5
a d d r e
s s e s
RIP (Versione 2)
q Estende le funzionalità di RIP-1
o può essere utilizzato in reti di media dimensione
o supporta la tecnica di subnetting variabile o supernetting(CIDR)
o è compatibile con RIP-1
o router di diverso tipo possono coesistere in una stessa rete
q Le metrica utilizzata è identica a quella di RIP-1
o distanza (intero da 1 a 16)
o il valore 16 indica infinito
q RIP-2 utilizza i byte inutilizzati nel formato dei pacchettiRIP-1
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 24/31
Formato pacchetto RIP (Versione 2)
o Route Tag
– gestisce l’interoperabilità con altriprotocolli di routing (es. EGP)
o IP address
– rete, sottorete o host
o Subnet Mask
– specifica come interpretare i bitdell’indirizzo
o Next Hop
– indica quale è il next hop router acui il router emittente il messaggioRIP invierà i pacchetti direttiall’indirizzo specificato
o Metric – distanza della rete indicata nell’IP
address dal router emittente
Address Identifier Route Tag
IP Address N
Subnet MaskNext Hop
Metric for address N
Command Version Routing Domain
Address Identifier Route TagIP Address 1
Subnet Mask
Next Hop
Metric for address 1
Address Identifier Route Tag
IP Address 2
Subnet Mask
Next Hop
Metric for address 2
A d d r e s s 1
d i s t a n c e
A d d r e s s
2
d i s t a n c e
F i n o
a 2 5
a d d r e
s s e s
Open Shorthest Path First (OSPF)Open Shorthest Path First (OSPF)
q E’ un protocollo di tipo linklink--statestate che supera le limitazionidel protocollo RIP
q Consente una maggiore velocità di convergenza
q Algoritmo:o inizialmente ogni router determina il costo dei rami uscenti
o invia questi dati a tutti i router della rete (tecnica flooding)
o continua a monitorare il costo dei propri rami
oo in caso di variazionein caso di variazione del costo di un ramo, il router invia il nuovovalore del costo di quel ramo a tutti i router
q Ogni nodo conosce quindi lo stato dell’intera rete e puòusare localmente l’algoritmo di Dijkstra
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 25/31
Link State Routing
q I protocolli “Link State” sono adatti a reti di grandidimensioni
q Principi base:o i router hanno la responsabilità di contattare i router vicini e
acquisire la loro identità (pacchetti Hello )
o i router emettono i lin k s t at e pac ket s (LSP) che contengono lalista delle reti connesse al router (vicini) ed i loro costi associati
o gli LSP sono trasmessi a tutti gli altri router (f looding )
o tutti i router hanno lo stesso insieme di dati e quindi possonocostruire la stessa mappa della rete (database topologicodatabase topologico)
o le mappe di rete sono utilizzate per determinare i camminimigliori e quindi l’instradamento
Link State Routing
q Gli LSP sono emessi
o quando un router contatta un nuovo router vicino
o quando un link si guasta
o quando il costo di un link varia
o periodicamente ogni fissato intervallo di tempo
q La rete trasporta gli LSP mediante la tecnica del f lood ing
o un LSP è rilanciato da un router su tutte le sue interfacce tranne quellada cui è stato ricevuto
o gli LSP trasportano dei riferimenti temporali (time stamp) o numeri disequenza per
– evitare il rilancio di pacchetti già rilanciati
– consentire un corretto riscontro dal ricevente
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 26/31
Tecnica del “Flooding”
q Assicura che tutti i router di una rete
o riescano a costruire un database contenente lo stato della rete
o abbiano le stesse informazioni sullo stato dei link
q Alla ricezione di un LSP:
o un router esamina i campi di un LSP: link identifier, metrica, time stamp onumero di sequenza
o se il dato non è contenuto nel database, viene memorizzato e l’LSP è rilanciatosu tutte le interfacce del router tranne quella di ricezione
o se il dato ricevuto è più recente di quello contenuto nel database, il suo valoreè memorizzato e l’LSP è rilanciato su tutte le interfacce del router tranne quelladi ricezione
o se il dato ricevuto è più vecchio di quello contenuto nel database, vienerilanciato un LSP con il valore contenuto nel database esclusivamentesull’interfaccia di arrivo dell’LSP
o se i due dati sono della stessa età non viene eseguita alcuna operazione
Tecnica del “Flooding”
q La tecnica del f lood ing ha i seguenti vantaggi
o esplora tutti i possibili cammini tra origine e destinazione
o è estremamente affidabile e robustao almeno una copia di ogni LSP seguirà la via a minor costo
q Dall’altro lato, il traffico generato dipende dalle dimensionidella rete e può essere molto elevato
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 27/31
OSPF : Topologia della Rete (1/2)OSPF : Topologia della Rete (1/2)
q Ogni router mantiene un database che riflette idati aggiornati sulla topologia della rete (LinkLink
State Database o Database topologicoState Database o Database topologico)q La topologia di rete è rappresentata come un
grafo orientatoo I nodi rappresentano
– router
– networkè reti di transito: non contengono host (sorgenti e/o destinazioni)è reti stub: reti non di transito
o I rami rappresentano
– collegamenti diretti tra nodi di tipo router – collegamenti tra nodi di tipo router e nodi di tipo network
OSPF: Topologia della Rete (2/2)OSPF: Topologia della Rete (2/2)
N11
N3
N4
N6
N7
N8
N9
N1
N2
N10
R2 R3
R1
R6
R4 R5
R7
R10R9
R11 R8
H1 R12
31
3
1 1
1 8 8
7
6
2
7
5
6
6
1
1
4
12
1
3
2
1
6
8
10
N12 N13 N14
N12
N15
Rete8
88
2
9
N6
R1
R2
R4
R3 R6
R5
R7
R10
R8
R11
R9
R12
N1
N2
N3
N4
N7
N8
N11
N9
N10
3
3 1
11 8
6
7
6
6
1
5
7
8
6
1
3
1
1
41
2
3
1
1
10 2
Grafo
8
H1
2
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 28/31
OSPF: Costruzione del GrafoOSPF: Costruzione del Grafo
q Nel grafo rappresentativo della rete:
o due router collegati da una linea punto-punto sono connessida due rami orientati (uno per ogni verso)
o più router connessi alla stessa rete sono rappresentati danodi (router node) connessi ciascuno da due rami orientati(uno per ogni verso) al nodo rappresentativo della rete(network node)
o una rete connessa ad un singolo router è rappresentata da unnodo di tipo stub
o un host direttamente connesso ad un router è rappresentatocon un ramo
o sistemi autonomi esterni sono rappresentati da nodi stub ed
il costo dei rami è determinato dal protocollo EGP
Spanning Tree e Tabelle di RoutingSpanning Tree e Tabelle di Routing
q Ogni router calcola lo spanningtree a partire dal graforappresentativo della retemediante l’algoritmo di Dijkstra
R1
R2
R4
R3 R6
R5
R7
R10
R8
R11
R9
R12
N1
N2
N3
N4
N6
N7
N8
N11
N9
N10
3
3
6 8
7
2
6
1
3
1
4
1
3
10 2
8
8
9
2
N12
N13
N14
N12
N15
H1
Destin. N. H. Dist.N1 R3 10N2 R3 10N3 R3 7N4 R3 8R1 R3 7N6 R10 8N7 R10 12N8 R10 10
Destin. N.H. Dist.
N9 R10 11
N10 R10 13
R5 R5 6R7 R10 8
N12 R10 10N13 R5 14N14 R5 14N15 R10 17
N11 R10 14H1 R10 21
Spanning Tree e Routing Tablein R6
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 29/31
OSPF: Costruzione delleTabelle di Routing
OSPF: Costruzione delleTabelle di Routing
q Nodi vicini si riconoscono attraverso messaggi di “Hello”
q Una volta riconosciutisi, instaurano rapporti di adiacenza
q Nodi adiacenti si scambiano le informazioni sullatopologia dell’intera rete in loro possesso
q A regime tutti i nodi hanno una visione completa (eduguale) della topologia di tutta la rete (DatabaseDatabaseTopolog ico Topolog ico )
q A partire dal database topologico ogni router costruisce
la propria tabella di routing
OSPF: Costruzione delleTabelle di Routing
OSPF: Costruzione delleTabelle di Routing
Ogni routercalcola i percorsi a
costo più basso
Algoritmo SPF(Dijkstra)
C
DA
B
1(15)
2(25)
3(15)
4(5)
5(10)
Link ID (Metrica)
Database Topologico
From To Link Costo
A B 1 15 A C 2 25B A 1 15
B C 3 10B D 4 5C A 2 25
C B 3 10C D 5 10D B 4 5D C 5 10
Routing Table for A
Dest C o s t Nex t HoB 1 5 B
C 2 5 CD 2 0 B
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 30/31
Esempio OSPF (1/3)
A B C
D E
3
2
5
1
6
4 A
Destinazione
Distanza
A B C D E
0 1 2 1 2Link local 1 1 3 1
BDestinazione
Distanza
A B C D E
1 0 1 2 1
Link 1 local 2 1 4
CDestinazione
Distanza
A B C D E
2 1 0 2 1
Link 2 2 local 5 5
DDestinazione
Distanza
A B C D E
1 2 2 0 1
Link 3 3 6 local 6
EDestinazione
Distanza
A B C D E
2 1 1 1 0
Link 4 4 5 6 local
Routing Table
Database Topologico (link bidirezionali)
Da A link
A B 1
A D 3
B C 2
B E 4D E 6
E C 5
Dist
1
1
1
11
1
Esempio OSPF (2/3)
q Guasto del ramo AB
A B C
D E
3
2
5
xxxx
6
4
ADestinazione
Distanza
A B C D E
0 inf inf 1 inf Link local 1 1 3 1
BDestinazione
Distanza
A B C D E
inf 0 1 inf 1
Link 1 local 2 1 4
CDestinazione
Distanza
A B C D E
2 1 0 2 1
Link 2 2 local 5 5
DDestinazione
Distanza
A B C D E
1 2 2 0 1
Link 3 3 6 local 6
EDestinazione
Distanza
A B C D E
2 1 1 1 0
Link 4 4 5 6 local
Routing Table
7/23/2019 4.2 Internet IP Parte2
http://slidepdf.com/reader/full/42-internet-ip-parte2 31/31
Esempio OSPF (3/3)
A B C
D E
3
2
5
xxxx
6
4
A Link
Metric
1
Inf B Link
Metric
1
Inf
Database
Topologico
Da A link
A B 1
A D 3
B C 2
B E 4
D E 6
E C 5
Dist
Inf
1
1
1
1
1
A
Destinazione
Distanza
A B C D E
0 3 3 1 2Link local 3 3 3 3
BDestinazione
Distanza
A B C D E
3 0 1 2 1
Link 4 local 2 4 4
CDestinazione
Distanza
A B C D E
3 1 0 2 1
Link 5 2 local 5 5
DDestinazione
Distanza
A B C D E
1 2 2 0 1
Link 3 6 6 local 6
EDestinazione
Distanza
A B C D E
2 1 1 1 0
Link 6 4 5 6 local
Routing Table