Analiza protokola rutiranja - alas.matf.bg.ac.rsalas.matf.bg.ac.rs/~mi09036/files/GrupniRadMSNR.pdf · Metodologija naučnog i stručnog rada DOI: N/A Analiza protokola rutiranja

Metodologija naučnog i stručnog rada DOI: N/A

Analiza protokola rutiranja

Aleksandar Nedeljković1, Miloš Đurović

1, Danijel Rujević

1

1 Matematički fakultet, Studentski Trg 16,

11000 Beograd, Srbija

[email protected]

{shomy87, rujevic}@gmail.com

Abstract. U ovom radu analizirani su različiti protokoli rutiranja koji su

neophodni za povezivanje računara u mrežu. Uloga protokola je da definiše način

razmene podataka unutar jedne računarske mreže i kao takav je jedan od ključnih

činilaca za regularan rad mreže. Rutiranje je proces prosleđivanja paketa od

ulaznog do izlaznog interfejsa. Zahvaljujući ruterima podaci mogu da stignu s

jednog na drugi kraj sveta, veoma brzo i efikasno. Mali broj ljudi je upoznat sa

načinom na koji ruteri obavljaju rutiranje podataka i procesima koji se odvijaju

“ispod žita” pa je cilj rada da se protokoli detaljnije predstave i međusobno

uporede.

Keywords: ruting protokoli, OSPF (Open Shortest Path First), RIP, RIPv2,

EIGRP, IGRP, Distance vector algoritmi, Link state algoritmi

1. Uvod

Cilj usmeravanja na internetu je osigurati dostupnost toka podataka od izvorišta do

odredišta i pri tome optimalno iskoristiti mrežu i kvalitet usluge. Tu funkciju ostvaruju

ruteri. Njihova osnovna svrha je da spajaju i omogucuju komunikaciju izmedu dve

mreže i određuju najbolju stazu (path) kojom će se kretati podaci izmedu tih mreža. Da

bi olakšali traženje optimalnog puta routeri održavaju tablice usmjeravanja (routing

tabele) koje sadrže informacije potrebne za usmeravanje i odabir najboljeg puta. Ovaj

proces se naziva „address lookup“. Kada se dobije ova informacija onda se vrši proces

komutacije (switching) i paket se komutira sa ulaza na odgovarajući izlazni port odakle

se šalje dalje. Najnoviji trend je da ruteri treba da obavljaju i dodatne funkcije kao na

primer sigurnosni protokoli koji nameću dodatne zahteve ruterima. Broj korisnika na

internetu je u stalnom porastu i saobraćaj koji generišu korisnici je sve veći. Saobraćaj

se takođe uvećava usled sve zahtevnijih aplikacija koje zahtevaju veoma velike

propusne opsege (npr. prenos slike i zvuka u realnom vremenu). Da bi se izborilo sa

povećanim saobraćajnim zahtevima implementiraju se linkovi sve većeg kapaciteta do

nekoliko desetina gigabajta po sekundi sa tendencijom da se ti protoci podignu na

terabitske brzine. To znači da obrada paketa mora biti veoma brza i efikasna jer ruter

sada pri takvim kapacitetima linkova mora da procesira milione paketa u sekundi i

prosleđuje ih na odgovarajuće izlazne portove. Jedan od glavnih problema je upravo

proces „address lookup“ i iz tog razloga su razvijeni razni algoritmi koji treba ovaj

proces da načine što efikasnijim da bi samim tim ruter bio što efikasniji.

mailto:[email protected]




2 Aleksandar Nedeljković1, Miloš Đurović1, Danijel Rujević1

2. Šta su ruteri?

Ruteri su specijalizovani racunari namenjeni slanju paketa kroz mrežu.Ruteri

povezuju mrezu, odredjuju najbolji put za paket ka destinaciji i prosledjuju paket.

Oni se sastoje od procesora(CPU),RAM ,ROM i NVRAM memorije kao i

operativnog sistema(IOS u slucaju CISCO sistema). Takodje poseduju WAN konekcije

(ka posredniku tj ISP) i LAN konekcije za povezivanje između sebe. Ruteri ispituju

destinacionu IP adresu paketa i određuju najbolju putanju konsultujuci tabelu rutiranja.

Slika 1. naziv slike

Memorije rutera:

1. RAM memorija sadrzi OS i radnu verziju konfiguracionog fajla,tabelu

rutiranja. Ali njen sadrzaj se gubi gasenjem rutera.

2. ROM memorija sadrzi softver koji se koristi prilikom pokretanja rutera i

program za inicijalno podizanje rutera-ROMMON odnosno bootstrap

program

3. NVRAM(non volatile RAM) sadrzi startnu konfiguraciju tj IP adrese,

protokol rutiranja ime rutera..

4. FLASH memorija cuva operativni sistem.

5. INTERFEJSI- postoje Ethernet/fast Ethernet- fa,

serijski,DSL,ISDN,CABLE i interfejsi za upravljanje ruterom(konzolni ili

AUX portovi).

Analiza protokola rutiranja 3

Podizanje rutera obuhvata: proveru hardvera, izvrsavanje programa za podizanje

OS(bootstrap loader), pronalazenje i pokretanje IOS softvera,pronalazenje i ucitavanje

konfiguracionog fajla ili prelazak u setup mode.Bootstrap loader trazi konfiguracioni

fajl.


3. Tabela rutiranja

Tabela rutiranja predstavlja podatke smeštene u RAM memoriji koji govore ruteru

kako proslediti primljeni paket susednoj ili udaljenoj mreži. Osnovne informacije

svakog zapisa u tabeli čine udaljena ili susedna mrežna IP adresa i interfejs rutera ili IP

adresa susednog rutera preko kog se ova mreža može dosegnuti. Pojedinačni zapis u

tabeli rutranja se naziva ruta (eng. route) . U tabeli se mogu naći nekoliko različitih

tipova ruta:staticke,dinamicke i rute za direktno povezivanje mreze. Ove poslednje rute

se automatski upisuju u tabelu nakon uspešnog povezivanja interfejsa rutera sa

interfejsom susednog rutera. Obično u tabeli za rutiranje, ispred ruta za direktno

povezane mreže stoji oznaka C (eng. connected) , a ispred statičkih ruta stoji oznaka S

(eng. static) . Za dinamičke rute se koristi oznaka u zavisnosti od kog protokola za

rutiranje je ruta naučena. Tako je na primer za RIP protokol oznaka R , za EIGRP

oznaka D i EX , za OSPF oznaka O i za BGP oznaka B.



Dakle ukratko receno tabela rutiranja sadrzi:

1. direktno prikljucene mreze

2. udaljene mreze

3. adrese mreza i maske

4. IP adrese next hop rutera

Komponente rute u tabeli su: izvor rute, administrativna distanca i metrika.

Principi tabele rutiranja(Aleks Zinin princip):

1. Svaki ruter samostalno donosi odluke na osnovu informacija iz sopstvene

tabele rutiranja

2. To sto jedan ruter ima neku informaciju u tabeli rutiranja ne znaci da i drugi

ruteri imaju istu informaciju,odnosno razlicite tabele rutiranja mogu sadrzati

razlicite informacije

3. Tabela kaze kako se stize do neke mreze ali ne i povratnu putanju


3.1. Statička ruta

Statičke rute se koriste kada se mreza sastoji samo od nekoliko rutera, kada je mreža

povezana na internet preko samo jednog ISP, kao i kada je Hub&spoke topologija na

velikim mrezama.Za konfigurisanje se koristi komanda ip route. Staticka ruta sadrzi

adresu destinacione mreze, masku za destinacionu mrezu kao i IP adresu interfejsa serial

0/0/0 na ruteru R2 koji je "next-hop" do ove mreze. Postojece staticke rute ne mogu biti

modifikovane odnosno moraju biti uklonjene da bi se napravila nova staticka ruta. To se

postize komandom NO ispred ip route. Sumarne staticke rute su nekoliko statickih ruta

sazetih u jednu.

Prednosti statičkog rutiranja su:

1. Default ruta pokriva nekoliko mreza/interfejsa

2. Lako se konfigurisu

3. Ne zahteva dodatne resurse rutera

4. Sigurnije su i predvidivije

Mane statičkog rutiranja su:

1. Izmene zahtevaju vreme,dobro poznavanje toplogije i stalno nadgledanje

2. Podlozne su ljudskim greskama

3. Zahtevaju rucno intervenisanje u slucaju problema

4. Skaliranja gotovo i nema odnosno neodrzivo je u velikim mrezama

3.2. Dinamička ruta

Dinamicko rutiranje ukljucuje protokole za rutiranje koji dodaju udaljene mreze u

tabelu rutiranja, otkrivaju nove mreze, osvezavaju i odrzavaju tabelu rutiranja. Ruteri

mogu automatski da otkrivaju mreze koristeci i razmenjujuci informacije o tabelama

rutiranja.Protokoli za dinamicko rutiranje razmenjuju informacije o rutiranju sa drugim

ruterima kako bi odrzavali auzurnu sopstvenu tabelu rutiranja.

Protokoli za rutiranje imaju sopstvene:

1. Algoritme koje koriste za obradu informacija o rutiranju i izbor najbolje rute

2. Poruke koje koriste za otkrivanje i razmenu informacija

3. Strukture podataka odnosno posebne tabele i baze u RAM memoriji gde

čuvaju informacije koje su razmenjene


Prednosti:

1. Manje rucnog odrzavanja za uklanjanje i dodavanje mreza

2. Automatska reakcija na izmenu topologije

3. Manje podlozno ljudskim greskama

4. Skalabilnost sistema

Mane:

1. Trosi resurse rutera

2. Dodatni saobracaj na mrezi

3. Zahteva obučenog i stručnog administratora

3.3. Metrika(metric)

Metrika je brojna vrednost koji protokoli za rutiranje koriste da odrede najbolju

putanju ka destinaciji. Manja metrika nuzno oznacava bolju putanju. Ona je na neki

nacin ocena na osnovu koje je jedna ruta bolja od druge, odnosno moze se reci da je to

izracunata vrednost za odredjivanje najbolje putanje do destinacije.Prikazuje se kao

drugi broj u zagradama u tabeli rutiranja.Koristi se ukoliko postoji vise ruta do

destinacije. Različiti protokoli koriste razlicite metrike.Nјеnа vrеdnоst sе mоžе zаdаti

stаtički оd strаnе аdministrаtоrа, а mоžе sе i dinаmički izrаčunаti kоrišćеnjеm rаzličitih

pаrаmеtаrа kоmunikаciоnih kаnаlа: brој skоkоvа - brој rutеrа kојi pоsrеduјu u

kоmunikаciјi, prоpusnа mоć, оptеrеćеnоst, kаšnjеnjе, i sl. Dinаmičkо оdrеđivаnjе

mеtrikе rutе vršе prоtоkоli zа dinаmičkо rutirаnjе а аdministrаtоr mоžе dа zаdа fоrmulе

u kоје ćе sе uklјučiti pоmеnuti pаrаmеtri, u zаvisnоsti оd kоnkrеtnе situаciје.

RIP-hop count

OSPF-bandwith

IGRP i EIGRP-bandwith,delay,load,reliability

IS-IS i OSPF-cost, bandwith(u cisco implementaciji samo)

Najčešće korišćene dve metrike su:

1. Hop count- tj broj rutera koji paket mora da predje do destinacije

2. Bandwidth- propusni opseg odnosno"brzina veze-linka" tj kapacitet za

prenos podataka

Equal cost metric - kada ruter ima visestruke putanje do iste destinacije sa istom

metrikom koristi Equal cost load balancing odnosno salje pakete preko nekoliko izlaznih

interfejsa u tabeli rutiranja.

Packet switching - komutiranje paketa na ruteru je proces u toku koga ruter prebaci

paket sa ulaznog na izlazni interfejs na jednom ruteru. Prvo ukloni zaglavnje 2 sloja,

zatim ispita destinacionu IP adresu koja se nalazi u zaglavlju 3 sloja kako bi odredio

najbolju putanju do destinacije, sledece je da ponovo enkapsulira paket 3 sloja u okvir 2

sloja i na kraju prosledi okvir kroz izlazni interfejs. Dok IP paket prelazi svoj put


izmedju rutera izvorisna i destinaciona IP adresa se ne menjaju dok se se izvorisna i

destinaciona MAC adresa menjaju. TTL vrednost se smanjuje za 1 dok ne dodje do 0.

TTL polje se nalazi u zaglavlju IP paketa i sprecava paket da beskonacno kruzi kroz

mrezu.

3.4. Administrativna distanca:

Administrativna distanca je zadata brojna vrednost,preferenca izvora informacije o

ruti.Prikazuje se u tabeli rutiranja kao prva vrednost u zagradama.Administrativna

distanca je dakle neka vrsta mere poverljivosti izvora ako se moze tako reci. Manja

vrednost administrativne distance indicira veću pouzdanost. Najmanja administrativna

distanca je za rute koje se odnose na direktno povezane mreže, što je i logično, jer je

cena za ove mreže minimalna. U tabeli se mogu videti administrativne distance koje se

dodeljuju protokollima za rutiranje.


Fоrmirаnjе isprаvnе tаbеlе rutirаnjа јеdаn је оd glаvnih zаdаtаkа kоd uspоstаvlјаnjа

rutirаnjа u rаčunаrskim mrеžаmа. Zаpisi tаbеlе rutirаnjа sе dоdајu nа tri оsnоvnа

nаčinа:

1. dirеktnim pоvеzivаnjеm rutеrа sа оdrеđеnоm rаčunаrskоm mrеžоm,

2. stаtičkim dоdаvаnjеm rutа оd strаnе аdministrаtоrа i

3. dinаmičkim utvrđivаnjеm mоgućih rutа kоrišćеnjеm prоtоkоlа zа dinаmičkо

rutirаnjе.


4. Algoritmi rutiranja

Ruteri donose odluke o daljem prosleđivanju upoređivanjem destinacionih adresa sa

adresama u tabelama rutiranja. Sistem za rutiranje selektuje zapis iz tabele rutiranja i

određuje masku mreže za taj zapis. Zatim se vrši logičko AND na ovoj vrednosti i

destinacionoj adresi. Rezultujuća vrednost se upoređuje sa adresama mreža u tabeli

rutiranja. Ako su dve vrednosti iste znači da je destinacija dostupna kroz prolaze koji su

definisani u tom zapisu. Ako se te dve vrednosti razlikuju sistem za rutiranje ispituje

sledeći zapis u tabeli. Ako je cela tabela pregledana i ako nema zapisa koji se poklapaju,

obično je rezultat takav da se paket odbacuje i generiše se poruka koja obaveštava da je

destinaciona mreža nedostupna. U tu svrhu se koriste algoritmi rutiranja za najbrže i

najefikasnije putanje koje imaju najmanji broj skokova i čije je vreme za koje će paket

putovati najkraće. Imamo dve vrste algoritama za rutiranje:

1. Globalni algoritam za rutiranje - U lokalnom modelu svaki ruter ima

informaciju o ruterima koji su direktno vezani za njega, dakle nema informacije

o svim ruterima na mreži. Ovi algoritmi su takođe poznati kao DV-Distance

vector algoritmi.

2. Lokalni algoritam za rutiranje - U globalnim algoritmima za rutiranje, svaki

ruter ima kompletne informacije o svakom ruteru u mreži. Ovi algoritmi su

takođe poznati kao LS-Link state algoritmi.

4.1. Link State(LS) algoritmi

Zadatak rutera kod LS algoritama je sledeći:

1. Identifikacija rutera koji su fizički povezani sa njim i pronalazak njihovih IP

adresa. Pri pokretanju ruter šalje pozdravni paket ("hello packet") kroz mrežu.

Svaki ruter koji primi taj paket uzvraća sa eho paketom. Na ovaj način ruter

takođe meri vreme koje je potrebno paketu da stigne do destinacije i vrati se

nazad.

2. Šalje svoje informacije preko mreže ostalim ruterima i prihvata informacije o

ostalim ruterima na mreži. U ovom koraku, svi ruteri dele informacije

međusobno, tako da svaki ruter poznaje strukturu i status mreže.

3. Koristeći odgovarajući algoritam, identifikuje najbolji put između dva čvora u

mrežama. U ovom koraku, ruteri pronalaze najbolju putanju za svaki čvor u

mreži.


Najbolji primer LS algoritama je Dijkstra algoritam gde ruter na osnovu informacija

o stanju na mreži sastavlja graf mreže koji pokazuje lokacije rutera i njihovu međusobnu

povezanost. Veze su označene brojem koji predstavlja težinu (weight) ili cenu (cost).

Ovaj broj predstavlja funkciju vremena putanje, prosečne zauzetosti mreže i ponekad

jednostavno broj skokova (hops) između čvorova. Tako da ako imamo dve veze između

izvorišta i destinacije, ruter će izabrati putanju sa manjom težinom.

Koraci Dijkstra algoritma [1]:

1. Ruter pravi graf mreže i identifikuje odredišne i izvorišne čvorove, na primer

B1 i B2. Zatim gradi tzv "matricu susedstva" ("adjacency matrix"). U toj

matrici koordinate predstavljaju težinu. Na primer, matrica [i,j] predstavlja

težinu između čvorova B1 i B2. Ako ne postoji direktna veza između ova dva

čvora, ova težina je označena kao beskonačna.

2. Zatim ruter pravi statusni zapis za svaki čvor u mreži. Zapis sadrži tri polja:

a. Prethodno polje - Ovo prvo polje prikazuje prethodni čvor

b. Polje za dužinu - Drugo polje pokazuje sumu težina od odredišta do

tog čvora.

c. Polje za labelu - Poslednje polje sadrži status čvora. Svaki čvor može

imati dva stanja: trajno ili probno.

3. Ruter inicijalizuje parametre statusnog zapisa (za sve čvorove) i njihove dužine

određuje na beskonačne a labele na probne.

4. Ruter setuje tzv. T-čvor. Na primer, ako je B1 izvorišni T-čvor, ruter labelu

datog čvora definiše kao trajnu. Kada labela dobije oznaku "trajna", nikad se

više ne menja. T-čvor se ponaša kao agent.

5. Ruter unapređuje probne zapise za sve probne čvorove koji su direktno

povezani sa izvornim T-čvorom.

6. Ruter gleda u sve probne čvorove i bira one kojima je težina sa B1 čvorom

najmanja. Taj čvor sada postaje destinacioni T-čvor.

7. Ako taj čvor nije B2 (nameravana destinacija), ruter se vraća na 5. korak.

8. Ako taj čvor jeste B2, ruter navodi prethodni čvor iz statusnog zapisa sve dok

ne naiđe na B1. Ova lista čvorova prikazuje najbolju putanju od čvora B1 do

čvora B2.

4.2. Distance Vector (DV) algoritmi

Distance Vector algoritmi spadaju u lokalne algoritme, a takođe su poznati kao

Belman-Ford rutirajući algoritmi i Ford-Fulkerson algoritmi. Kod ovih algoritama svaki

ruter ima tabelu rutiranja koja pokazuje najbolju putanju za svaku destinaciju.

Ruter koristi protokol za rutiranje sa vektorom udaljenosti i o udaljenoj mrezi zna

samo dve stvari:

1. Udaljenost do finalne destinacije

2. Smer odnosno interfejs preko koga se usmerava


Slika 5. Graf rutiranja

Destinacija Težina Linija

A 8 A

B 20 A

G 2 Ž

D 17 I

Đ 30 I

E 18 Ž

Ž 12 Ž

Z 10 I

I 0 -

J 6 K

K 15 K

Tabela 1. Tabela rutiranja za ruter I

Kod DV algoritama, svaki ruter mora da odradi sledeće korake:

1. Broji težine za sve veze sa kojima je direktno spojen i te informacije čuva u

svojoj tabeli.

2. U specifičnim periodima vremena, ruter šalje svoju tabelu ka susednim

ruterima (ne svim ruterima) i prima tabele rutiranja ostalih rutera.

3. Na osnovu informacija dobijenih od susednih rutera, on unapređuje i

konfiguriše svoju tabelu.

Neophodno je formirati tabelu razdaljina gde svaki red sadrži svaku moguću

destinaciju a kolona svaku direktno-spojeni susedni čvor.

4.3. Hijerarhijsko rutiranje

U hijerarhijskom rutiranju ruteri su raspodeljeni u regije i svaki ruter zna sve detalje

o rutiranju paketa u okviru svoje regije, ali ne zna ništa o unutrašnjoj strukturi drugih

regija. Kada se različite mreže međusobno spoje, prirodno je proglasiti svaku posebnom

regijom, kako bi se ruteri jedne mreže oslobodili potrebe poznavanja topologije drugih

mreža. Kod velikih mreža dvonivovska hijerarhija može biti nedovoljna. Tad je


potrebno regije podeliti u grozdove, grozdove u zone, zone u grupe, itd. Kod

hijerarhijskog rutiranja ruteri su klasifikovani u grupe poznate kao regioni. Svaki ruter

ima samo informacije o svom regionu i nema informacija o ostalim regionima. Ruteri

čuvaju samo jedan zapis u njihovim tabelama o ostalim regionima. Na primer, mrežu

smo podelili u 5 regiona:

Slika 6. Regije kod hijerarhijskog rutiranja

Destinacija Linija Težina

A - -

B B 1

V V 1

Regija 2 G 2

Regija 3 D 2

Regija 4 D 3

Regija 5 D 4

Tabela 2. Regije kod hijerarhijskog rutiranja

Ukoliko ruter A želi da pošalje pakete prema bilo kom ruteru u regiji 2 (G, D ili E)

on ih šalje prema B, i tako dalje. Na slici se vidi da u ovoj vrsti rutiranja tabele mogu

biti ukratko prikazane što dodatno povećava efikasnost mreže. Prethodni primer

prikazuje dvonivovsko hijerarhijsko rutiranje.

Pored navedenih algoritama rutiranja koriste se još rutiranje emisijom (Broadcast

Routing ) i rutiranje višestrukim usmeravanjem (Multicast Routing).


5. Protokoli rutiranja

Sistemi imaju ključnu ulogu u definisanju da li je gateway protokol spoljni (exterior)

gateway protokol (EGP) ili unutrašnji (interior) gateway protokol (IGP).

Spoljašnji gateway protokoli razmenjuju informacije o rutiranju između autonomnih

sistema. Dva najčešće implementirana protokola ovog tipa su Exterior Gateway

Protocol i Border Gateway Protocol(najcesce BGPv4).

IGP mogu biti besklasni(classless) koji salju masku u objavama i klasni(classful) koji

ne salju masku u objavama vec se maska odredjuje kao podrazumevana na osnovu

adrese.

Pre 1981 god u IP adresama je samo prvih 8 bita korisceno kao mrezni deo

adrese

1981 god RFC791 je modifikovao strukturu IP adrese i uveo tri klase adresa

IP adresni prostor je vrlo brzo trosen te Internet Engieering Task Force(IETF)

uvodi besklasno adresiranje.

CIDR koristi maske promenjive duzine - Variable Length Subnet Masking

(VLSM).

Januara 2007 postoji 433 000 000 hostova na internetu .

Mere koje su sprecile potpuno iscrpljenje adresa su: VLSM i CIDR(1993, RFC

1519), Network Address Translation(1994, RFC 1631) i privatne adrese (1996,

RFC 1918)

Prednosti besklasnog adresiranja (CIDR) je efikasnija raspodela adresnog prostora i

sumarizacija ruta. Zahteva da maska podmreze bude ukljucena u objave rutera jer klasa

nema nikakvo znacenje dok je svrha maske da odredjuje mrezni deo IP adrese.

Unutrasnji gateway protokoli vrse rutiranje unutar autonomnog sistema i mreza u

njemu.Najpoznatiji su [2]:

1. Routing Information Protocol (RIP)-RIPv1, RIPv2

2. Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)

3. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)

4. Open Shortest Paht First (OSPF)


Slika 7. Naziv slike

Neke od karakteristika protokola rutiranja su:

1. Periodicne objave kod RIPv1, RIPv2 i IGRP da u pravilnim vremenskim

intervalima ruter objavljuje svoju kompletnu tabelu rutiranja

2. informacije od suseda

3. objave broadcast porukama

4. kompletna tabela rutiranja u objavama



Objave okinute trigerima mimo redosleda ako:

1. interfejs promeni stanje

2. ruta postane nedostupna odnosno prestane da postoji

3. nova ruta se smesti u tabelu rutiranja


Problem sinhronizovanih objava gde se uvodi Random Jitter odnosno situacija kada

se na mrezi sa visestrukim pristupom salju istovremeno objave. Kao posledica ovoga

nastaje problem sa sinhronizovanim objavama odnosno dolazi do zagusenja i kolizije

paketa. Resenje ovog problema ogleda se u upotrebi slucajne vrednosti RIP_JITTER na

0-15% intervala ili 25-30 sekundi.



Petlje u rutiranju(routing loops )su stanje u kome grupa rutera neprekidno prosledjuje

isti paket koji nikada ne stize do destinacija. Nastaju posledicom sto ruteri imaju

neusaglasene informacije.

Petlje mogu biti izazvane:

1. Nekorektnom konfiguracijom statickih ruta

2. Nekorektnom konfiguracijom redistribucija ruta

3. Neusaglasene tabele zbog spore konvergencije

4. nekorektnom konfiguracijom "discard" poruka

Petlje stvaraju mnogo problema:

1. Povecano zazece medijuma

2. opterecenje rutera

3. dodatno usporavanje mreze

4. objave mogu biti zagubljene ili sporo procesirane

5. gubljenje paketa odnosno stvaranje efekta "crnih rupa"

Problem brojanja do beskonacnosti (count to infinity problem) nastaje usled

neispravnih objava gde u svakom novom periodu dolazi do povecanja metrike

nedostupne mreze odnosno metrika raste do beskonacnosti.


Mehanizmi za sprecavanje petlji u rutiranju su : maximum hop count, holddown

timers, split horizon, route poisoning i triggered updates

Sprecavanje petlji uvođenjem holddown časovnika sprecava se da ruter prihvati

izmenjen status rute koja je postala nevazeca. Svrha ovoga je da se da dovoljno vremena

da se promene propagiraju kroz mrezu.


Pravilo split horizon kaze da ruter ne objavljuje mrezu preko interfejsa sa koga je

dosla informacija o toj mrezi.

Rute poisoning odnosno oznacavanje rute kao nevazece objavljivanjem rute sa

nelegalnom metrikom.

Split horizon with poison reverse je varijanta split horizon pravila.

Prednosti:

1. Jednostavna implementacija i odrzavanje odnosno nije potrebno veliko

znanje ili detaljan hijerahrijski dizajn mreze

2. Mali zahtevi za resursima(u malim mrezama, u velikim postaje problem)

Mane:

1. Spora konvergencija odnosno periodicne objave su spor nacin za

prilagodjavanje novoj topologiji.Poboljsanje se stvara uvodjenjem trigera ali

i dalje sporije u odnosu na LS

2. ogranicena skalabilnost ogleda se u tome da periodicni broadcast-i stvaraju

problem u velikim mrezama

Petlje u rutiranju se dogadjaju zbog neusaglasenih tabela rutiranja sto je posledica

spore propagacije informacija.


5.1. RIPv1

RIPv1 je klasni protokol(sto znaci da ne salje masku u objavama,vec predpostavi da

je maska ona koja je konfigurisana na interfejsu) sa vektorom udaljenosti koji koristi

metriku hop count, rute sa metrokom vecom od 15 su nedostupne dok se objave salju na

broadcast adresu na svakih 30 sekundi. Administrativna distanca RIPv1 protokola je

120. RIPv1 ne podrzava VLSM iz razloga sto ne salje masku podmreze u objavama.

Takodje sumarizuje na klasnoj granici ili koristi masku sa interfejsa da bi odredio koje

podmreze da objavi.

Format RIPv1 poruke sadrzi tri polja: polje za komandu,polje za verziju i "must be

zero" prosirenje.


RIP koristi dva tipa poruka:

1. poruke za zahtev (request message) koje ruter salje prilikom podizanja preko

svakog interfejsa koji je u RIP rutiranju i od svih RIP suseda zahteva da

posalju svoje tabele rutiranja.

2. poruke za odgovor(response message) koja sadrzi odgovor odnosno tabele

rutiranje se salju ruteru.


Neke od komandi RIP protokola:

1. router rip-konfigurisemo RIP i posle koje upisemo adresu i masku mreza koje

zelimo ukljuciti pod RIP

2. passive interface- sprecava ruter da salje objave preko tog interfejsa

3. no router rip- uklanja RIP proces,odnosno vrsi izmenu konfiguracije

Karakteristika RIP protokola je da ima automatsku sumarizaciju klasnih mreza a

sprovodi se tako sto granicni(boundary) ruteri sumarizuju podmreze jedne klasne mreze

kada objavljuju preko druge klasne mreze.

Pravila za procesiranje RIPv1 objava:

1.ako objava i interfejs preko koga je primnjena pripadaju istoj klasnoj mrezi ,maska

konfigurisana na interfejsu se primeni na objavu.

2.ako objava i interfejs nisu na istoj klasnoj mrezi podrazumevana maska za klasu se

primeni na objavu.

Podrazumevana ruta je ruka kojom se salju paketi za koje ne postoji specifican ulaz.

Ukratko o RIPv1:

klasni protokol sa vektorom udaljenosti

metrika je hop count

nepodrzava VLSM ili prekinute podmreze

salje objave na svakih 30 sekund

rip poruke su enkapsulirane u UDP datagrame sa izvorisnim i destinacionim

portom 520.

5.2. RIPv2

Zajednicko sa prethodnom verzijom je da je hop count jedina metrika, koristi "split

horizon" ili "split horizon with poison reverse", koristi objave okinute

dogadjajima(triggered updates) i da je maksimalni "hop count" i dalje 15.

Za razliku od RIPv1, RIPv2 je besklasni protokol sa vektorom udaljenosti i ima

unapredjene mogucnosti u odnosu na RIPv1. Adresa sledeceg "next hop" rutera je

ukljucena u objavama, objave se salju kao multicast a postoji i mogucnost autentikacije

objava.

Format RIPv2 poruka je slican formatu RIPv1 ali ima dva prosirenja

1. polje za masku podmreze

2. polje za "next hop" adresu

Autentikacija smanjuje mogucnost prihvatanja heautorizovanih objava.


5.3. IGRP

Razvijen je 1985 godine kako bi se prevazislo ogranicenje RIPv1-a maks "hop count"

Koristi metriku:propusni opseg(bandwidth), podrazumevano kasnjenje (delay),

podrazumevanu pouzdanost(reliability),opterecenje(load)

Podrska u IOS-u prestaje sa verzijama 12.2(13)T i 12.2(R1s4)S


Vec duze vreme nije u upotrebi stoga vaznost ovog protokola iz godine u godinu sve

vise opada odnosno predstavlja deo istorije routing protokola.

5.4. EIGRP

EIGRP je Cisco-v protokol i predstavnik je hibridnih protokola jer kombinuje

distance vector ponašanje sa nekim link state karakteristikama i sopstvenim osobinama.

EIGRP je poboljšani IGRP i često se smatra hibridnim protokolom jer oglašava svoje

rute kao distance-vector protokoli, i stvara odnose sa susedima kao link-state protokoli.

EIGRP koristi pet tipa paketa [3-6]:

1. Hello – Za otkrivanje svojih suseda.

2. Acknowledgment –Paketi za potvrdu prijema update paketa.

3. Update –Sadrže ruting informacije o odredištu.

4. Query – EIGRP šalje query pakete da pronađe feasible successor

rute ka odredištu. Query paketi su uvek multicast.

5. Replay – Paketi kojima se odgovora na query pakete.



EIGRP protokol ima četiri osnovne komponente [4-6]:

1. Neighbor Discovery/Recovery - Proces kojim ruteri saznaju informacije koje

poseduju drugi ruteri,

2. Reliable Transport Protocol - Je odgovoran za garanciju dostave EIGRP

paketa svim svojim susedima,

3. DUAL Finite State Machine - EIGRP koristi Diffusing Update Algoritam

(Dual) za izbor i odabir najbolje rute do svake udaljene mreže.

4. Protocol Dependent Modules

Važne prednosti koje EIGRP stavljaju ispred IGRP i nekih drugih protokola, su [4-6]:

Podrška za IP, IPX i AppleTalk preko protocoldependent modula,

Smatra se besklasnim protokolom (kao RIPv2 I OSPF)

Podrška za VLSM / CIDR

Podrška za sumarizaciju mreža

Efikasno otkrivanje suseda

Komunikacija putem Reliable Transport Protocol (RTP)

Najbolji izbor ruta preko DUAL algoritma.

EIGRP uključuje nekoliko funkcionalnosti koje ga čine pogodnim za korišćenje u

velikim mrežama [3, 4, 6]:

Podrška za višestruke autonomne sisteme na jednom ruteru

Podrška za VLSM, non-contiguous subnet i sumarizaciju ruta

Pronalaženje i održavanje ruta.


EIGRP administrativna distanca:

Sumarna("summary") puta=5

Interna("internal") puta= 90

Uvezena("imported") puta=170




Metrika EIGRP primer:

EIGRP koristi najmanji propusni opseg na putanji bandwidth(BW) za izracunavanje

metrike.

Izracunato BW=referentno BW/najmanja BW(kbps)

Referentna vrednost BW= 10 000 000= 107

Delay-kasnjenje: EIGRP koristi zbir svih kasnjenja na svim odlaznim interfejsima

Izracunato Delay= Zbir kasnjenja na svim odlaznim interfejsima

EIGRP metrika=izracunato BW+izracunato kasnjenje

Format EIGRP poruke, enkapsulacija

EIGRP header:

Zaglavlje sloja veze sadrzi izvorisnu i destinacionu MAC adresu(multicast)

Zaglavlje IP paketa sadrzi izvorisnu i destinacionu IP adresu

EIGRP zaglavlje sadrzi broj AS kao i operacioni kod

Type/Length polja sadrze EIGRP podatke


Jos jednom cemo ponoviti glavne karakteristike EIGRP protokola

1. Objave okinute dogadjajem(triggered updates)

2. EIGRP hello protokol se koristi za uspostavljanje odnosa sa susedima

3. podrzava VLSM i sumaziraziju ruta

4. koristi topolosku tabelu

5. besklasni protokol sa vektorom udaljenosti

6. u vlasnistvu CISCO-a

7. Podrzava autentikaciju

Imajući u vidu sve iznete karakteristike i osobine EIGRP-a, može se zaključiti da

ovaj protokol nudi vrlo kvalitetne osobine i da je pogodan za veliki broj različitih

mrežnih topologija i korisničkih zahteva.


5.5. OSPF

Predstavlja jedan od najšire korišćenih link state protokola. OSPF (Open Shortest

Path First) je poslednja novina u Internet interior ruting protokolima za IPv4 rutiranje.

OSPF je razvijen za upotrebu u velikim mrežama u kojima RIP, zbog svojih ograničenja

nije uspeo da zadovolji zahteve [8-10].

Razvoj je poceo 1987 godine(IETF OSPF working group)

1989. specifikacija za OSPFv1, RFC 1131,eksperimentalna verzija koja nije

primenjivana.

1991. specifikacija za OSPFv2,RFC 1247

1998. izmenjena specifikacija za OSPFv2, RFC2328

1999. specifikacija za OSPFv3, RFC 2740


OSPF je superiorniji od RIP-a u svim aspektima, uključujući sledeće:

1. Mnogo brža konvergencija;

2. Podržava VLSM, manuelnu sumarizaciju i hijerarhijsku strukturu;

3. Poboljšan je postupak proračunavanja metrike za izbor najbolje rute;

4. Nema hop-count ograničenja.

Postoji pet tipova OSPF paketa [7]:

1. Hello – koristi se pri uspostavljanju i održavanju susedstva sa ostalim OSPF

ruterima. Takođe se koristi pri izboru DR (eng. Designated Router) BDR

(eng. Backup Designated Router) .

2. Database Description (DBD) – sadrži kraću listu zapisa koja se proverava

sa glavnom bazom

3. Link-State Request (LSR) – prijemni ruteri koriste ovaj paket za izvršavanje

upita nad bazom


4. Link-State Update (LSU) – koristi se kao odgovor na LSR kao i za

ažuriranje sa novim informacijama

5. Link-State Acknowledgement (LSAck) – potvrda da je LSU paket primljen

Svaki OSPF korisnik šalje Hello pakete svakom od svojih interfejsa svakih deset

sekundi. OSPF kroz prijem ovih paketa saznaje za ostale susede. Ovi paketi se ne

prosleđuju, niti snimaju u ruting tabelu, ali ako se ne primi nijedan od pojedinih suseda

za četrdeset sekundi, taj sused se označava kao nepostojeći (Neighbor down). Onda se

generišu LSA paketi kojima se oglašava da je link down. Vrednost hello tajmera se

može konfigurisati, i mora biti dosledna na svim ruterima u mrežnom segmentu.

Prednosti OSPF protokola [8-10]:

1. Skalabilnost - OSPF je posebno dizajniran za rad u većim mrežama. On ne

nameće hop-count ograničenje i dozvoljava podelu svog domena radi lakšeg

upravljanja.

2. Potpunu podršku za podmežavanje (Subnetting) - OSPF može u potpunosti

podržavati podmrežavanje, uključujući VLSM i Noncontiguous subnet.

3. Hello paketi - OSPF koristi „male“ Hello pakete kako bi potvrdio

funkcionalnost linka bez prenosa velikih količina podataku u ruting tabelama.

U stabilnim mrežama, veliki update se šalju po jedan na svakih 30 minuta.

4. Tagged routes - Rute mogu biti označene sa proizvoljnim vrednostima. OSPF

ruta može biti obeležena sa brojevima autonomnog sistema (AS).

5. Brza konvergencija: OSPF postiže brzo vreme konvergencije koristeći link-

state update koji sadržejedan ili više Link-state advertisement (LSA).

6. Equal-cost raspodela opterećenja,

7. Multipath routing

8. Rutiranje na osnovu zahteva višeg sloja (tip-of-service TOS).

OSPF algoritam "shortest path first"

OSPF ruteri grade i odrzavaju bazu stanja veza(link-state database) koja sadrzi LSA

informacije primnjene od svih rutera. Ove informacije koristi Dijkstra SPF algoritam,

SPF kreira SPF stablo, a SPF stablo se koristi za popunjavanje SPF tabele.



OSPF administrativna distanca je 110 cime ga svrstava u tabelu:


Metrika kod OSPF protokola radi na principu "cost" za odredjivanje najbolje

metrike, odnosno sistemom najbolja ruta ima najnizu cenu. Cena je bazirana na

propusnom opsegu interfejsa i racuna se formulom: 108/bandwidth. Referentna vrednost

za podrazumevano 1000Mbps moze biti izmenjena.


Na osnovu navedenih karakteristika OSPF-a, jasno se može zaključiti da je

klasifikacija na bolji ili lošiji, u odnosu na EIGRP, vrlo teška. Iz tog razloga, oba

protokola i sve njihove karakteristike se moraju posmatrati na konkretnim topologijama

i u mrežama sa različitim mrežnim parametrima.

6. Zaključak

Cilj rada je bio da se prikažu principi funkcionisanja ruting protokola i da se ukaže na

određene prednosti i nedostatke svakog od njih. Osim navedenih protokola koristi se još

mnogo ništa manje bitnih protokola za rutiranje. U zavisnosti od raznih parametara

stručnjaci biraju protokol koji se najbolje poklapa sa njhovim zahtevima. Sagledane su

performanse različitih ruting protokola u pogledu njihovog propusnog opsega, kašnjenja

i opterećenosti mreže. Metrike kao što su propusna moć i kašnjenje odnose se na

pouzdanost ruting protokola. Efekat opterećenja mreže bavi se efikasnošću iskorišćenja

mrežnih resursa od strane ruting protokola. Unutar mreže poželjno je da ruting protokol

bude istovremeno pouzdan i efikasan.

U ovom radu zaključujemo da ne postoji ruting protokol koji je superioran u pogledu

svih performansi. Jedan protokol može biti superioran u pogledu niske stope

generisanog kontrolnog saobraćaja, dok drugi može biti superioran u pogledu visoke

propusne moći i niskog vremena kašnjenja, pa stoga izbor određenog ruting protokola

zavisi od namene mreže.

Priroda ruting protokola ima dalekosežne posledice na performanse ruting protokola

u različitim scenarijima. Glavne razlike ogledaju se prvenstveno u načinu otkrivanja i

održavanja ruting putanja, što diktira dalje ponašanje ruting protokola. Generalno,

proaktivni ruting protokoli su pogodni za primenu u mrežama sa visokim kapacitetom

veza, dok reaktivni ruting protokoli bolje funkcionišu u mrežama niskih kapaciteta.


7. Literatura

1. Cisco Systems, Inc., IP Addressing and Routing, 2001.

2. M. V. Vasiljević, Algoritmi za rutiranje, Beograd: VETŠ, 2008.

3. S. Halabi, D. McPherson, Internet Routing Architectures, Cisco Press, Second

edition, 2001.

4. D. Medhi, K. Ramasamy, Network Routing: Algorithms, Protocols, and

Architectures, Morgan Kaufmann, 2007.

5. http://www.cisco.com/en/US/tech/tk365/technologies_white_paper09186a0080094

cb7.shtml

6. R. Graziani, A. Johnson, Routing Protocols and Concepts, CCNA Exploration

Companion Guide, Cisco Press, 2007.

7. http://www.9tut.com/ospf-routing-protocol-tutorial

8. W. R. Parkhurst, Cisco Router OSPF: Design & Implementaton Guide, McGraw-

Hill Companies, 1998.

9. T. Thomas, OSPF Network Design Solutions, Cisco Press, 2003.

10. J. T. Moy, OSPF: Anatomy of an Internet Routing Protocol, Addison-Wesley

Professional, 1998.

11. Cisco CCNA 2 network curriculum, Chapter 1,3,5,6,7,8,9,10. 2012, Cisco network

academy.

http://www.cisco.com/en/US/tech/tk365/technologies_white_paper09186a0080094cb7.shtml

http://www.cisco.com/en/US/tech/tk365/technologies_white_paper09186a0080094cb7.shtml

http://www.9tut.com/ospf-routing-protocol-tutorial

Documents

Analiza protokola rutiranja - alas.matf.bg.ac.rsalas.matf.bg.ac.rs/~mi09036/files/GrupniRadMSNR.pdf · Metodologija naučnog i stručnog rada DOI: N/A Analiza protokola rutiranja