Forgalomirányítás (Routing)

Átírás

1 Forgalomirányítás (Routing) Tartalom Forgalomirányítás (Routing) Készítette: (BMF) Forgalomirányítás (Routing) Autonóm körzet Irányított - irányító protokollok Irányítóprotokollok mőködési elve Távolságvektor alapú protokollok Kapcsolatállapot alapú protokollok IP Routing Information Protocol Csomagtovábbítás Hub számítógép Kapcsoló számítógép Több kapcsoló alkalmazása Kapcsoló és Hub alkalmazása Forgalomirányító és kapcsoló alkalmazása Forgalomirányítás / Forgalomirányítás /2 Forgalomirányítás (Routing) Autonóm körzet A forgalomirányítás módja lehet: központosított (centralized) elosztott (distributed) Elosztott forgalomirányítás Az állomások és a forgalomirányítók kooperálnak, hogy az összes eszközben rendelkezésre álló irányítási információ mindig aktuális és konzisztens legyen. Az irányítási információt a rendszerek táblázatokban tárolják. Az irányító eljárás kiveszi a továbbítandó csomagból a cél-ip et, majd a táblázataiból kikeresi az állomás vagy forgalomirányító MAC ét, amelynek a csomagot továbbítani kell. IGRP AS BGP Exterior gateway protokoll: pl. BGP Core Mag hálózat EGP OSPF Core AS 2 EIGRP AS IGP Interior gateway protokoll:, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS AS xxx Autonóm körzet Forgalomirányítás /3 Forgalomirányítás /4

2 Autonóm körzet Autonóm körzet Az Internet nem más, mint külön-külön menedzselt internetek összessége. Ezeket autonóm rendszereknek nevezzük, és saját belsı irányító algoritmussal és menedzsment szervezettel rendelkeznek. Az egyesített Internetet egy mag gerinc hálózatnak tekintjük, amelyhez az autonóm rendszerek csatlakoznak. Az autonóm rendszereken belül használt forgalomirányítókat interior gateway-eknek, az autonóm rendszereket a mag hálózathoz csatoló forgalomirányítókat pedig exterior gateway-eknek nevezzük. A megfelelı irányító protokollok pedig: az Interior Gateway Protocol (IGP) és az Exterior Gateway Protocol (EGP). Az egyes autonóm rendszerek különbözı típusú IGP-vel rendelkezhetnek, az EGP azonban egységes az egész Internetre. Az állomások és a forgalomirányítók nem tárolnak a teljes Internetre vonatkozó irányítási információt. Az irányítási információ tárolása hierarchikus: Az állomások csak annyi irányítási információt tárolnak, amely elegendı ahhoz, az ugyanahhoz a hálózathoz csatolt állomások és interior gateway-ek számára továbbíthassák a csomagokat. Az interior gateway-ek csak annyi irányítási információt tárolnak, amely elegendı ahhoz, hogy az ugyanahhoz az autonóm rendszerhez csatlakozó állomásokok és interior gateway-ek számára továbbíthassák a csomagokat. Az exterior gateway-ek csak annyi irányítási információt tárolnak, amely elegendı ahhoz, hogy egy interior gateway vagy egy másik exterior gateway számára továbbíthassák a csomagokat. Forgalomirányítás /5 Forgalomirányítás /6 Autonóm körzet Irányított - irányító protokollok A fenti feladatokat ellátó protokollok: Address Resolution Protocol (ARP) többféle interior gateway protocol (IGP) egy exterior gateway protocol (EGP) Megkülönböztetünk:. Irányított (routed) protokollokat 2. Irányító (routing) protokollokat. Az irányított protokoll a hálózati réteg protokollok valamelyike: IP IPX DECNET APPLE TALK Stb. Magában foglalja a zést, a csomag szerkezetét, mőködési mechanizmust. Forgalomirányítás /7 Forgalomirányítás /8

3 Irányított - irányító protokollok Irányítóprotokollok mőködési elve 2. Az irányítóprotokollok: IP (Routing Information Protocol) Novell (Routing Information Protocol) IGRP (Cisco Internet Gateway Routing Protocol) EIGRP (Cisco Enhanced Internet Gateway Routing Protocol) OSPF (Open Sorthest Path First Protocol) Is-Is (Intemediate System - Intemediate System Protocol) BGP (Border Gateway Protocol) Stb. Feladata az irányítótáblák felépítése, karbantartása, kommunikáció a szomszédos forgalomirányítókkal. Optimális útvonalak kiválasztása a hálózat összes hálózatára. A bejövı csomagok továbbítása. Esetleg csomagszőrési feladatok ellátása (tőzfal). Mőködési elve szerint háromféle protokoll lehetséges:. Távolságvektor algoritmussal mőködı protokoll (Distance-Vector Algorithm: DVA):, Novell, IGRP 2. Kapcsolatállapot alapú protokoll (Link State protokoll): OSPF, IS-IS 3. Hibrid (a fenti két elv elınyös tulajdonságait ötvözı protokoll): EIGRP Forgalomirányítás /9 Forgalomirányítás / Távolságvektor alapú protokollok Kapcsolatállapot alapú protokollok Mőködési elvük, jellemzıik: Mőködési elvük, jellemzıik:. Az útvonalak jóságát valamilyen egyszerően vagy bonyolultabban számított metrika (mérték) írja le. 2. A metrika számításában résztvevı jellemzık lehetnek: ugrások száma, sávszélesség, késleltetés, terhelés, hibaarány, költség. 3. A forgalomirányítók csak a szomszédjaikkal tartják a kapcsolatot, velük meghatározott idıközönként teljes irányítótáblákat cserélnek. 4. A teljes hálózatot (autonóm körzet) a szomszédok szemszögébıl látják. 5. Az irányítótáblák cseréje jelentıs sávszélességet foglalhat le. 6. Viszonylag lassú konvergencia az irányítótáblák kialakításában. 7. Esetlegesen irányítási hurkok alakulhatnak ki.. Minden forgalomirányító a teljes hálózat (autonóm körzet) topológiáját látja. 2. Tudják, hogy mely forgalomirányítók melyekkel, milyen vonalon kapcsolódnak. Minden kapcsolatról rendelkeznek jellemzıkkel. 3. A topológia és a kapcsolatok jellemzıi alapján minden forgalomirányító maga számolja ki a legjobb, hurokmentes útvonalat az összes hálózathoz. Ennek alapján építik föl az irányítótáblájukat. 4. Ha változás van a hálózatban (pl. egy kapcsolat megszakad), csak az állapotváltozásokat terjesztik szét a forgalomirányítók a hálózatban. Forgalomirányítás / Forgalomirányítás /2

4 Kapcsolatállapot alapú protokollok IP Routing Information Protocol Mőködési elvük, jellemzıik (folytatás): IP Routing Information Protocol () 5. Állapotváltozás hiányában a forgalomirányítók csak ritkán terjesztik szét a kapcsolat állapotukat (szomszédaikhoz való kapcsolódásukat). 6. Állapotváltozás esetén minden forgalomirányító újra számolja a hálózat topológiáját és irányítótábláját. 7. Az állapot információk terjesztése kisebb hálózati forgalmat generál, mint a teljes irányítótáblák cseréje. 8. Változás esetén gyors konvergencia. 9. Memória- és feldolgozás-igényes algoritmus. A távolság-vektor algoritmusra (Distance-Vector Algorithm: DVA) épül. A legrövidebb útvonalat választja. A legrégebben használt irányítóprotokoll. Az IP (routed) protokoll továbbítására használják. Elosztott irányítóprotokoll. Az útvonalak jóságát a két forgalomirányító közötti hálózatok számával (hop = ugrás) fejezi ki. A metrika az ugrások számával azonos. Nem biztos, hogy a legkevesebb ugrás számú útvonal a leghatékonyabb. A maximális ugrásszám: 6. Forgalomirányítás /3 Forgalomirányítás /4 IP Routing Information Protocol IP Routing Information Protocol Két táblázattal rendelkezik: Forgalomirányító tábla: A célhálózat ének ismeretében a táblázatból megállapítható a következı ugrás IP e. ARP tábla: A cél interfész IP ének ismeretében kikereshetı annak MAC e. azonosítója (IP) Forgalomirányító tábla Ugrások száma Router interfész Ugrási Interfész IP ARP tábla MAC A DVA elosztott algoritmus segítségével minden forgalomirányító az autonóm rendszerben felépít egy táblázatot, amely tartalmazza a távolságokat önmaga és az összes hálózat között. Kezdetben minden forgalomirányító csak a ül hozzácsatolt hálózatok IP ét, és a csatlakozó forgalomirányítók IP-MAC párjait ismeri. A hálózat-ek a forgalomirányító táblában, az IP-MAC párok pedig az ARP táblában vannak. Minden forgalomirányító rendszeres idıközönként elküldi forgalomirányító táblájának tartalmát a szomszédos forgalomirányítóknak, amelyek ennek alapján kiegészítik és felfrissítik a saját táblájukat. Néhány iteráció után minden forgalomirányító tartalmazni fog egy-egy bejegyzést az autonóm rendszer összes hálózatáról. Forgalomirányítás /5 Forgalomirányítás /6

5 E R S S R3 H5 S S H8 H7 R2 S S E E S2 H6 E S R Router H S - R4 E IP- kiosztás H H2 H3 H4 H5 IP hálózat H_ H_2 H4_ H4_2 H6 H H2_ H2_2 H3_ H3_2 E. Ethernet port E. Ethernet port S. Serial port S. Serial port S2 2. Serial port H8 C osztályú hálózatok i maszk: Forgalomirányítás /7 Forgalomirányítás /8 IP- kiosztás R Irányítótáblák frissítés nélkül R2 R3 R_E H_ H_2 R2_E H2_ H2_ R4_E H4_ H4_2 R_S R3_S R3_S # Ugrási # Ugrási # Ugrási R2_E R4_S R4_E R2_S H3_ R3_S H3_ R_S C osztályú hálózatok i maszk: R2_S Forgalomirányítás /9 Forgalomirányítás /2

6 Irányítótáblák az. frissítés után Irányítótáblák a 2. frissítés után R2 R R R R2 R3 R R R3 R2 R R2 R R R R2 R3 R R R3 R2 R Forgalomirányítás /2 Forgalomirányítás /22 IP protokoll-adategység keretbe foglalása Az IP csomagok (adatgramma) a fizikai hálózaton keretbe ágyazva továbbíthatók. A keret típusa a hálózat típusától függ: Ethernet, HDLC, PPP, Frame-Relay, stb. Adatgramma feje Adatgramma adat-része E R S S Csomagtovábbítás R3 H5 S S2 H6 S H8 H7 R2 S S E E E S R Router H S - R4 E H_ H_2 H4_ H4_2 Keret feje Keret adat-része H3_ H3_2 H2_ H2_2 H_ -> H4_2 Ex x. Ethernet port Sx x. Serial port Forgalomirányítás /23 Forgalomirányítás /24

7 Csomagtovábbítás Csomagtovábbítás H_ -> H4_2 A számítógép feladatai: H_ IP e: H_ ismeri H4_2 IP ét: H_ megállapítja a hálózati maszk ( ) segítségével, hogy a célállomás másik hálózaton van, tehát forgalomirányítónak kell a csomagot küldeni Alapértelmezett átjáró (router): 2... H_ kikeresi az ARP táblájából a forgalomirányítóip éhez tartozó MAC (Ethernet) ét. Ha nincs benne, az ARP protokollal beszerzi. A csomagot Ethernet keretbe ágyazza és kiküldi az Ethernet interfészén H_ -> H4_2 Az R router feladatai: Az R forgalomirányító E interfészén keret érkezik Kiveszi a beágyazott IP csomagot Megnézi, hogy a cél IP- hálózati része megegyezik-e valamelyik interfészének hálózati ével. Ha igen, ül a cél számítógépnek kell továbbítania Esetünkben ez nem áll fenn, ezért az irányítótáblából kikeresi a célhálózatra vonatkozó bejegyzést: a re (R2 router) kell továbbítania csomagot. 2 ugrással elérhetı a célhálózat R a beállított adatkapcsolati protokollnak (pl. HDLC) megfelelı típusú keretbe ágyazza az IP csomagot, majd az S soros WAN kimenetére küldi Forgalomirányítás /25 Forgalomirányítás /26 Csomagtovábbítás Csomagtovábbítás H_ -> H4_2 H_ -> H4_2 Az R2 router feladatai: Az R2 forgalomirányító S interfészén keret érkezik Kiveszi a beágyazott IP csomagot Megnézi, hogy a cél IP hálózati része megegyezik-e valamelyik interfészének hálózati ével. Ha igen, ül a cél számítógépnek kell továbbítania Esetünkben ez nem áll fenn, ezért az irányítótáblából kikeresi a célhálózatra vonatkozó bejegyzést: a re (R4 router) kell továbbítania csomagot. ugrással elérhetı a célhálózat R2 Ethernet keretbe ágyazza az IP csomagot, majd kiküldi az E interfészén Az R4 router feladatai: Az R2 router E interfészén keret érkezik Kiszedi a beágyazott IP csomagot Megnézi, hogy a cél IP hálózati része megegyezik-e valamelyik interfészének hálózati ével. Ha igen, ül a cél számítógépnek kell továbbítania Esetünkben ez a helyzet. Az E interfészhez kapcsolódó hálózaton van a célállomás R4 kikeresi a IP hez tartozó Ethernet et az ARP táblájából, keretbe ágyazza az IP csomagot, majd kiküldi az E interfészén Forgalomirányítás /27 Forgalomirányítás /28

8 Hub - számítógép Hub - számítógép BaseT Hub Ismétlı (Hub) a fizikai rétegben mőködik Minden állomás megkapja a többi által kibocsátott keretet, ütközés lehetséges A sávszélesség megoszlik az állomások között A szórásos keretek minden állomáshoz eljutnak Számítógépekben konfigurálni kell: IP et (hálózati minden eszközben azonos: x) i maszkot BaseT Hub Mőködés: A küldı gép megállapítja, hogy a célállomással azonos hálózatban van (IP ének hálózati része azonos a célállomás IP ének hálózati részével) Megkeresi a cél IP hez tartozó MAC et az ARP táblájában (ha nincs benne ARP- kéréssel beszerzi) Az IP csomagot becsomagolja egy Ethernet keretbe, felhasználva a célállomás MAC ét A Hub-okat nem kell konfigurálni Forgalomirányítás /29 Forgalomirányítás /3 Kapcsoló - számítógép Több kapcsoló alkalmazása Kapcsoló () az adatkapcsolati rétegben mőködik Csak a zett állomás kapja meg a keretet, ütközés nem lehetséges Minden állomás dedikált sávszélességgel rendelkezik A keret továbbítás idejére ún. virtuális áramkör jön létre a feladó és a zett gép között A szórásos keretek minden állomáshoz eljutnak! Számítógépekben konfigurálni kell: IP et (hálózati minden eszközben azonos: x) i maszkot A kapcsolókat ebben az egyszerő alkalmazásban nem kell konfigurálni Uplink Az összes számítógép ugyanabban az IP hálózatban / alhálózatban van Kerettovábbítás MAC ek alapján történik (adatkapcsolati rétegben) Forgalomirányítás /3 Forgalomirányítás /32

9 Kapcsoló és Hub alkalmazása Forgalomirányító és kapcsoló alkalmazása Uplink BaseT Hub BaseT Hub Uplink Az összes számítógép ugyanabban az IP hálózatban / alhálózatban van Kerettovábbítás MAC ek alapján történik (adatkapcsolati rétegben) Ütközés a Hub-ra kötött gépek között lehetséges A router-rel összekapcsolt két szegmens külön IP hálózatban/alhálózatban van Kerettovábbítás szegmensen belül MAC ek alapján, a szegmensek között pedig IP ek alapján történik (hálózati rétegben) A forgalomirányítók nem továbbítják a szórásos forgalmat Forgalomirányítás /33 Forgalomirányítás /34