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Chapter 2. Extending IP Addresses. Table of Contents. Current Challenges in IP Addressing IP Addressing Solutions Hierarchical Addressing Variable-Length Subnet Masks Route Summarization Classless Interdomain Routing Using IP Unnumbered Serial Interfaces Using Helper Addresses Summary. - PowerPoint PPT Presentation
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1
Chapter 2.Extending IP Addresses
2
Table of Contents
• Current Challenges in IP Addressing• IP Addressing Solutions• Hierarchical Addressing• Variable-Length Subnet Masks• Route Summarization• Classless Interdomain Routing• Using IP Unnumbered Serial Interfaces• Using Helper Addresses• Summary
3
Current Challenges in IP Addressing
4
IP address 고갈로 인한 문제 Routing table 이 커지는 문제 : 70,000 Route(1999 년말 현재 )
U N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y
Internet
IP Addressing Issues
5
• 인터넷이 1981 년에 태동된 이래로 매년 폭발적인 성장을 거듭하자 1992 년에 이르면서 , 인터넷의 라우팅 시스템의 확장성에 관한 심각한 염려가 IETF 에서 제기되었다 . 이러한 확장성 문제는 다음에 관련된다 . – 클래스 B 네트워크 주소 공간의 고갈 예상 – 클래스 C 주소가 할당되면서 글로발 인터넷의 라우팅 테이블 규모의 증대 – 32 비트 IPv4 주소의 궁극적인 고갈
• 그때까지의 인터넷의 성장 속도에 비추어서 위 세 항중 처음 두 항은 1994 년 내지 1995 년이 되면 치명적인 문제가 될 것으로 판단한 IETF는 “ Supernetting” 또는 “ Classless Inter-Domain Routing (CIDR)” 라는 새로운 개념을 도입하고 1993 년 9 월에 이를 표준화하였다 [rfc1517, 1518, 1519,1520]. 세번째 문제에 대한 궁극적인 또한 보다 장기적인 측면에서 해결책으로 128 비트의 주소 공간을 사용하는 IPv6 에 관해 IP Next Generation (IPng or IPv6) WG 에서 현재 연구가 진행중이다 .
6
IP Addressing Solutions
• IP Addressing and Subnetting
7
Subnet masking (RFCs 950, 1812) August 1985 Address allocation for private Internets(RFC 1918) February 1
996 Network Address Translation (NAT, RFC 1631) May 1994 Hierarchical addressing Variable-length subnet masks (VLSM, RFC 1812 ) June 1995 Route summarization(RFC 1518) September 1993 Classless interdomain routing(CIDR, RFC 1518, 1519, 2050)
September 1993 ~ November 1996
IP Address Solution
8
Subnetting Overview
네트워크 바운다리를 오른쪽으로 이동시키면 (Subnet Mask 를 오른 쪽으로 확장 시키면 ) 추가적인 Subnet 을 만들어 진다 . 네트워크 당 Host 수는 줄어 든다 .
formula 2n : n 은 확장 bit 의 수이며 2n 개의 서브넷이 추가로 만들어 진다 .
ip subnet-zero : 2n-2 개의 서브넷수가 아니라 2n 개의 서브넷수를 모두 사용할 수 있게 한다 . subnet-zero 는 모든 Vendor 가 지원하는 것은 아니며 , Cisco 의 경우는 지원한다 .
9
IP Address Classes
IP address 와 Subnet Mask 는 dotted decimal 형태로 표시 된다 . IP Address 의 첫번째 Octet 의 Decimal 값은 Default Class 를
결정한다 .
• 001 - 126 = Class A• 128 - 191 = Class B• 192 - 223 = Class C• 224 - 239 = Class D• 240 - 254 = Class E
10
IP 주소 유형 (class)
0 16 8 24 31
Class A
Class B
Class C
Class D
Class E
0
1 0
1 1 0
1 1 1
1 1 1
0
1
Multicast address
Reserved
Network id Host id
Network id Host id
Host idNetwork id
11
특별한 목적으로 예약된 IP Address
• Net ID 부분의 예약: Network number 부분의 bit 값이 모두 ‘ 0’ 이거나 , ‘1’ 인것은 이용하지 않는다 .– Class A : 0 (00000000) 과 127 (01111111)
* 여기서 127 은 loopback 과 내부 test 용으로 사용한다 .– Class B : 128.0 (1000000.00000000) 과 191.255 (10111111.1111111
1)– Class C : 192.0.0 (11000000.00000000.00000000) 과
223.255.255 (11011111.11111111.11111111)• Host ID 부분의 예약
: Host number 부분의 모든 bit 값이 ‘ 0’ 이거나 ‘ 1’ 인것은 이용하지 않는다 .– Host ID 가 모두 ‘ 0’ 인것 : 해당 Network 을 대표하는 host number– Host ID 가 모두 ‘ 1’ 인것 : 해당 Network 에 존재하는 모든 host 를 지칭 .
12
Address Class Usage
Address classes A, B, C 는 Internet 에서 Host 및 Network Address로 사용 된다 .
Class D multicast address 중 일부는 routing protocol 에 의해서 사용된다 .
• OSPF : 224.0.0.5(DR Other), 224.0.0.6(DR, BDR)• RIPv2 : 224.0.0.9• EIGRP: 224.0.0.10
Class D multicast addresse 는 Videoconferencing 등 Application에서 사용하는 그룹 Address 로 사용된다 .
13
Hierarchical Addressing
• Planning an IP Address Hierarchy• Benefits of Hierarchical Addressing
14
Route Table Entry 의 수를 줄인다 . 여러 개의 Subnet Address 를 Summarize 할 수 있다 . => CPU Cycle 및 사용되는 메모리를 줄일 수 있다 .=> 빠른 Convergence 를 가져 온다 . 효율적인 IP Address 를 사용하여 IP Address 낭비를 줄일 수
있다 .
Hierachical Addressing Benifits
15
10.0.0.0
10.2.0.0/16
10.3.0.0/16
10.254.0.0/16
10.252.0.0/16
10.253.0.0/16
10.1.0.0/16
….
10.1.2.0/24
10.1.1.0/24
10.1.254.0/24
10.1.253.0/24
10.253.64.0/19
10.253.32.0/19
10.253.192.0/19
10.253.160.0/19
10.1.253.64/27
10.1.253.32/27
10.1.253.192/27
10.1.253.160/27
….….
….
Hierachical Addressing
16
Variable-Length Subnet Masks
• VLSM Overview• Calculating VLSMs• A Working VLSM Example
17
172.16.14.32/27
172.16.14. 64/27
172.16.14.96/27
CC
BB
AA
HQHQ
172.16.1.0/24
172.16.2.0/24
HQHQ 172.16.0.0/16
172.16.14.136/30
172.16.14.132/30
172.16.14.140/30
VLSM(Variable Length Subnet Mask)
18
Subnetted Address: 172.16.32.0/20In Binary 10101100. 00010000.00100000.00000000
VLSM Address: 172.16.32.0/26In Binary 10101100. 00010000.00100000.00000000
1st subnet: 10101100 . 00010000 .0010 0000.00 000000=172.16.32.0/26172 . 16 .0010 0000.01 000000=172.16.32.64/26172 . 16 .0010 0000.10 000000=172.16.32.128/26172 . 16 .0010 0000. 1 000000=172.16.32.192/26172 . 16 .0010 0001.00 000000=172.16.33.0/26
Network Subnet VLSM Subnet
Host
1
2nd subnet:3rd subnet:4th subnet:5th subnet:
Calculating VLSM
19
172.16.33.0/30
172.16.33.4/30
172.16.33.8/30
172.16.33.12/30
Derived from the 172.16.33.0/26 Subnet
30-Bit Mask(2 Hosts)
172.16.32.0/26
172.16.32.64/26
172.16.32.128/26
172.16.32.192/26
26-Bit Mask(62 Hosts)
Derived from the 172.16.32.0/20 Subnet
VLSM Example
20
Route Summarization
• Route Summarization Overview• Summarizing Within an Octet• Summarizing Addresses in a VLSM-Designed Network• Route Summarization Implementation• Route Summarization Operation in Cisco Routers• Summarizing Routes in a Discontiguous Network• Route Summarization Summary
21
I can route to the 172.16.0.0/16 network.
Routing Table172.16.0.0/16
BB
Routing Table172.16.25.0/24172.16.26.0/24172.16.27.0/24
172.16.27.0/24
172.16.26.0/24
172.16.25.0/24
AA
Route Summarization
Routing Protocol 은 여러 개의 Subnet 을 하나의 Route 로 Summarize 할 수 있다 .
22
23
24
172.16.168.0/24 = 10101100 . 00010000 . 10101 000 . 00000000
Number of Common Bits = 21Summary: 172.16.168.0/21
Noncommon Bits = 11
172.16.169.0/24 = 172 . 16 . 10101 001 . 0
172.16.170.0/24 = 172 . 16 . 10101 010 . 0
172.16.171.0/24 = 172 . 16 . 10101 011 . 0
172.16.172.0/24 = 172 . 16 . 10101 100 . 0
172.16.173.0/24 = 172 . 16 . 10101 101 . 0
172.16.174.0/24 = 172 . 16 . 10101 110 . 0
172.16.175.0/24 = 172 . 16 . 10101 111 . 0
Summarizing
25
CorporateNetwork
172.16.0.0/16
172.16.64.0/20
172.16.128.0/20
172.16.32.64/26
172.16.32.0/24
172.16.128.0/20
172.16.32.128/26
AA
BB
CC
DD172.16.64.0/20
Summarizing Address in VLSM Network
26
여러 개의 IP addresse 가 동일한 highest-order bit를 가져야 한다 .
Routing decision 이 Longest Match 로 이루어 져야 한다.
Routing protocol 이 Prefix (subnet mask) Length 를 전달할 수 있어야 한다 .
Summarization Implementation
27
172.16.5.33 /32 Host172.16.5.32 /27 Subnet172.16.5.0 /24 Network172.16.0.0 /16 Block of Networks0.0.0.0 /0 Default
172.16.5.33 /32 Host172.16.5.32 /27 Subnet172.16.5.0 /24 Network172.16.0.0 /16 Block of Networks0.0.0.0 /0 Default
Route Summarization Operation
Routing Protocol 이 Host-specific route, Network-Specific Route, Default route 를 지원한다 .Router 는 Longest Match 를 지원한다 .
28
172.16.5.0255.255.255.0
192.168.14.16255.255.255.240
172.16.6.0255.255.255.0
AA BBCC
RIPv1 Will Advertise Network 172.16.0.0 RIPv1 Will Advertise
Network 172.16.0.0
Summarizing Routes in Discontiguous Network
RIPv1 과 IGRP 는 Subnet Mask 정보를 넘기지 않아서 불연속적인 Subnet(discontiguous subnet) 을 지원하지 않는다 . ( 업데이트 되는 네트워크 정보가 Receiving Interface 의 네트워크와 동일한 Major 네트워크인 경우 , 업데이트하는 라우터는 네트워크에 대한 정보를 업데이트 할 때 , Receiving Interface 에 적용된 서브넷마스크와 동일한 서브넷마스크를 적용하여 Update 정보를 보낸다 .=> Subnet Mask 정보가 바르게 전달되지 않는다 .)
OSPF, EIGRP,RIP v.2 등은 Subnet Mask 정보를 넘기기 때문에 불연속적인 Subnet(discontiguous subnet) 을 지원한다 .
29
172.16.5.0/24
172.16.7.0/24
192.168.14.16255.255.255.240
EIGRP Advertises 172.16.0.0/16 EIGRP Advertises
172.16.0.0/16
172.16.6.0/24
172.16.9.0/24AA BBCC
Summarizing Routes in Discontiguous Network
Router A 와 B 의 EIGRP 는 summarized route 인 172.16.0.0/16을 Auto Summarize 하여 라우터 C 로 Update 한다 .Router C 는 172.16.0.0/16 에 대하여 두개의 Route 를 Update 받게 된다 . Router A, B 에서 Route Auto-Summarize 를 Disable 시켜야 한다 . (no auto-summary 명령을 사용한다 .)
30
Classless Interdomain Routing
• CIDR Example
31
IP Address 의 고갈을 막고 , Routing Table Size 를 줄이기 위해서 개발된 Mechanism 이다 .
Class C addresse 의 Block 이 ISP 에 할당이 되고 , ISP 는 기관 및 조직에 Address 의 Subset 을 할당 한다 .
Address Block 들은 routing table 에서 summarize 된다.
CIDR(Classless Interdomain Routing)
32
HQHQ
HH
BB
192.168.8.0/24
192.168.9.0/24
192.168.15.0/24
AA
192.168.8.0/21
192.168.15.0/24
192.168.8.0/24
192.168.9.0/24
CIDR Example
192.168.8.0/24 에서 192.168.15.0/24 네트워크는 HQ Router 에서 192.168.8.0/21 이라는 하나의 네트워크로 Summarize 된다 .
33
Using IP Unnumbered Serial Interface
34
IP Unnumbered Command
•X.25, SMDS(Switched Multimegabit Data Service) interface 는 ip unnumbered 가 지원되지 않는다 .•HDLC, PPP, SLIP, Frame Relay 등은 물론 지원한다 .•Ping 으로 ip unnumbered 를 사용한 Interface 의 Availability 를 확인할 수 없다 .SNMP 를 사용하여 확인할 수 있다 .•ip unnumbered 인터페이스가 의존하는 인터페이스는 up 이 되어 있어야 한다 . (Loopback Interface 를 사용하면 Interface Down 을 방지 할 수 있다 .)
Rstrictions on unnumbered interfaces
ip unnumbered interface_type interface_number
Serial Interface에 명시적인 IP Address를 할당하지 않고도 IP processing이 가능하게 한다 .IP Address를 절약할 수 있다 .
35
interface Ethernet0 ip address 10.1.1.1 255.255.255.0!interface Serial0 ip unnumbered Ethernet0
10.1.1.1
S0E0
A
IP Unnumbered Example
Serial 0 는 자신의 Source Address 로 Ethernet 0 의 IP address 를 사용하고 있다 . IP Unnumbered 를 사용하면서 Routing 정보를 제대로 교환하기 위해서는 각 라우터의 Loopback Address 를 포함한 모든 네트워크를 Router Configuration Mode 에서 선언한다 .
36
IP Unnumbered Example
168.71.5.1
255.255.255.0
S0E0
A 168.71.8.17
255.255.255.240
E0AB
37
IP Unnumbered Example
168.71.5.1
255.255.255.0
S0E0
A 168.72.8.1
255.255.255.0
E0AB
38
Using Helper Addresses
• Server Location• IP Helper Address Configuration• IP Helper Address Examples
39
Helper Addressing Overview
DisklessWorkstation
BOOTPServer
Router 는 Default 로 Broadcast(255.255.255.255) 를 Forward 시키지 않는다 .Helper Address 는 선택적인 Broadcast Forwarding 을 가능하게 한다 . (no) ip direct-broadcast 는 다른 subnet 에 대한 브로드캐스트를 다른 서브넷으로 넘길지의 여부를 결정한다 .
40
Unicast
Broadcast
Broadcast
Looking for boot server.
DisklessWorkstation
BOOTPServer
Helper Address
DHCP, BootP 등의 경우 , client 는 서버의 IP Address 를 모르는 상태에서 Broadcast 를 사용한 Processing 으로 소기의 목적 (여기서는 IP Address 할당 )을 달성한다 .Boradcast 는 Router 에서 차단되므로 다른 Subnet 에 서버가 있는 경우는 Processing 이 불가능 해진다 .Helper Address 는 브로드캐스트 Packet 을 받아 다른 서브넷에 있는 서버에 대한 Unicast 또는 다른 Subnet 으로의 Broadcast 로 변환하여 Forward 시킨다 .
41
Server Location
Host Server
Host
Host ServerServer
Server
Server
Single server 가 하나의 Remote Subnet 에 있는 경우
Multiple Server 가 하나의 Remote Subnet 에 있는 경우
Multiple Server 가 여러 Remote Subnet에 있는 경우
42
IP Helper Address Commands
Router(config-if)#ip helper-address forwarding_address
Broadcast Packet Forwarding 을 Enable 시킨다 . forwarding_address 설정에서 Forwarding Destination 을 지정한다 .
Default 로 Main UDP Broadcast Packet(tftp:69, DNS:53,Netbios Name:137, Netbios Datagram:138, BootP Server:67, BootP Cleient:68,TACACS:49, Time:37) 만 지정된 Address 로 Forwarding 된다 .
Packet 의 Destination Address 를 Broadcast(255.255.255.255) 에서 특정 Host 또는 directed Broadcast Address 로 바꾸어 전송한다 .
Router(config)#(no)ip forward-protocol udp [ port ]
Default UDP Port 에 추가 및 제거가 가능하다 .
43
BootServer
DisklessWorkstation
172.16.2.2E0
172.16.1.1
interface ethernet 0 ip address 172.16.1.100 255.255.255.0 ip helper-address 172.16.2.2
ip forward-protocol udp 3000no ip forward-protocol udp tftp
IP Broadcast
IP Helper Address Example
44
Directed Broadcastto 172.16.2.255
Unicast
(Directed Broadcast and Unicast)
E0
TFTP Server 172.16.3.2
Broadcast
DNS Server 172.16.2.1
BOOTP Server 172.16.2.2
IP Helper Address Example
interface ethernet 0 ip address 172.16.1.100 255.255.255.0 ip helper-address 172.16.2.255 ip helper-address 172.16.3.2
45