Forgalomirányítás, irányító protokollok (segédlet az internet technológiák 1 laborgyakorlathoz) Készítette: Kolluti Tamás RZI3QZ
A routerek elsődleges célja a hálózatok közti kapcsolt megteremtése, és a hálózatok közti forgalomirányítás. Egy belső hálózaton is lehet több alhálózat, melyek közt forgalmat kell irányítani, és nem csak egy, a POP-nál az internet felé történő forgalomirányítás, és címfordítás. A router a harmadik rétegben működő eszköz, a forgalmat a csomagokban található cél IP címek alapján irányítja. Amikor a router megkapja a keretet, leveszi róla a keretet, és a csomagot tovább juttatja a harmadik réteg felé. Ha ez is megvan, akkor megvizsgálja a csomagban található cél IP címet, és keresést végez az irányítótáblájában. Ha talál a cél IP címmel megegyezőt, akkor megnézi, hogy az a hálózat melyik interfészen van, ha ezt nem találja meg, akkor újabb keresést indít. Az újabb keresés azt keresi, hogy a megtalált IP cím melyik interfészen keresztül érhető el. Ha ez megvan, akkor a router újrakeretezi a csomagot, és a megfelelő interfészen keresztül továbbítja azt. A routernek minden interfészének kötelezően eltérő hálózatban, vagy alhálózatban kell lennie, mivel a router rendeltetése a különböző hálózatok közti forgalomirányítás. Minden a routerre csatlakoztatott hálózatnak szüksége van saját interfészre, illetve VLAN-ok esetén saját alinterfészre. A router a forgalmat a legjobb szándéka szerint, az irányítótáblában megtalálható legmegfelelőbb úton továbbítja a cél felé. Már az irányítótáblába is a bejegyzések következetesen kerülnek be. Az irányítótábla feltölthető statikusan, és dinamikusan. Az irányítótáblába automatikusan bekerülnek a routerre közvetlenül csatlakoztatott hálózatok (c: Directly Connected). Statikus feltöltést csak a kis hálózatok esetén érdemes használni, fix útvonalakkal. Minden egyes útvonalat kézzel kell bejegyezni az irányítótáblába. Mindkét PC-nek az alapértelmezett átjárója azon router Fa0/1 interfészének IP címe, amelyikre csatlakozik. Ez lesz az átjáró a külső hálózat felé. Minden kifelé irányuló kérést ide fog küldeni. A lejjebb
látható hálózat esetében, ha beállítjuk az interfészeket, és nem állítunk be forgalomirányítást, akkor nem lesz még képes a 10.0.1.0/24 hálózatunk kommunikálni a 172.16.0.0/16 hálózattal. Hogy miért nem? Azért, mert a router0 nem tudja hogy a 172.16.0.0/16 célhálózat felé haladó csomagot merre kell továbbítania. Pinglejük végig a PC0-ról a PC1 felé haladó útvonalat. A router 0 Fa0/1 interfészét meg tudjuk pingelni, mivel azonos hálózatban van a PC0-val. A PC0-ról sikeresen tudjuk pingelni a Fa0/0 interfészét a router0-nak, mivel szerepel az irányítótáblájában a rá csatlakoztatott összes hálózat, ezért a 192.168.1.0/30 felé tudja az utat, és utána innen tudja vissza a 10.0.1.0/24 felé. A PC0-ról pingelve a router1 Fa0/0 interfésze már nem jár sikerrel. Miért nem, holott a router 0 sikeresen tudja továbbítani a csomagot a router1 fele, hiszen ismeri a 192.168.1.0/30 hálózatot? A ping azért nem sikeres, mert a router1 nem ismeri a 10.0.1.0/24 hálózatot, így ha megkapja a csomagot, akkor kénytelen lesz eldobni, mivel nem tudja, hogy a választ merre kell továbbítani, nem szerepel az irányítótáblájában a 10.0.1.0/24 hálózat. Ilyen kis hálózatok esetén érdemes használni a statikus forgalomirányítást, ha tudjuk, hogy nem fogunk nagy változtatást, bővítést végrehajtani a hálózaton. Hálózati erőforrást takarítunk meg azzal, hogy ha nem használunk dinamikus forgalomirányítást, ugyanis így nem használ el sávszélességet, processzoridőt az irányító protokollok futtatására, és az útvonalfrissítések továbbítására. Statikus útvonal mellett még szokás megadni alapértelmezett útvonalat. Az alapértelmezett útvonal lényege, hogy ha nem talál megfelelő célútvonalat, amerre a csomagot továbbítsa, akkor az alapértelmezett útvonal felé továbbítja a csomagot, így megelőzhetjük azt, hogy valamely csomag elvesszen, vagy pedig képtelen legyen valamely eszköz kommunikálni. Ennek persze van biztonsági hátránya is, mivel minden forgalom továbbítódik, még ha nem kéne, akkor is, de ezt majd később ACL-el meg tudjuk szűrni. 1.1 a hálózat
1.2 Router0 irányítótáblája a statikus út előtt 1.3 Router1 irányítótáblája a statikus út előtt 1.4 Keresés az irányítótábla alapján
Statikus útvonalat a 172.16.0.0/16 hálózat felé a router0-n a következő paranccsal tudunk megadni: Router0(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 FastEthernet 0/0 Ha ezt megtettük, akkor a router1-en is meg kell adni a statikus útvonalat a 10.0.1.0/24 hálózat felé: Router1(config)#ip route 10.0.1.0 255.255.255.0 FastEthernet 0/0 Ha kiadtuk a statikus útvonalakra vonatkozó parancsot, akkor azok megjelennek az irányítótáblában, és így képes lesz már kommunikálni a két hálózat egymással. Alapértelmezett útvonal az ip default network paranccsal adható meg. Fontos fogalom az adminisztratív távolság. Ezzel az adott módszer megbízhatóságát szokás jellemezni. Minél kisebb a száma az adminisztratív távolságnak, annál megbízhatóbb az a módszer, ahonnan az adott útvonalat ismeri a forgalomirányító. A statikus bejegyzésnél feltételezve azt, hogy az egy megfelelő elgondolás után kerül bejegyzésre az adminisztratív távolság 1. A dinamikus irányító protokolloknak különböző az adminisztratív távolsága. A RIP-é 120, az EIGPR-é 90. Ha több irányító protokollt futtatunk egyszerre (RIP, és EIGRP, mert ezek kompatibilisek), és mindegyik hirdeti az adott útvonalat, akkor annak a hirdetése kerül be az irányítótáblába, amelyiknek az adminisztratív távolsága kisebb, és a másik csak egy tartalék útvonal lesz. Dinamikus irányító protokollokat használva a nagy hálózatoknál megkönnyíthetjük a dolgunkat. A dinamikus irányító protokollok a típusuktól függően továbbítják az irányítótáblájukat a szomszédok felé, vagy az egész hálózat felé hirdetve ezzel az általuk ismert útvonalakat. Azok a forgalomirányítók, melyek megkapják ezeket az irányítótáblákat feldolgozzák, és kibővítik vele a saját irányítótáblájukat. Ez sávszélességet, processzort, valamint memóriát emészt fel. Irányító protokollok Felelősek az irányított protokoll (pl. IP) csomagjainak a legjobb útvonalon történő célba juttatásáért. 2 osztálya van: 1. Belső irányító protokollok Csak egy adott szervezet által üzemeltetett autonóm rendszeren belül használják. Követelmények, elvárások: gyors reakció gyors konvergencia alkalmazkodó (lehet adaptív is) irányítási mérték (legyen mérvadó, és tükrözze a valóságot) a. Távolságvektor alapú irányító protokollok Csak a szomszédokkal tartja a kapcsolatot, és csak velük cserél irányítási információkat. A rendszer bekapcsolásakor üres minden router irányítótáblája. A routerek ismerik a közvetlenül rájuk csatlakozó hálózatokat, erről küldenek
információt szórással (RIPv1), vagy csoportcímzéssel (D osztályú cím, RIPv2) a szomszéd routereknek. Rendszeresen, időközönként küldik a frissítéseket, melyben benne vannak az általuk korábban megismert távoli hálózatok is. Előnye: egyszerű implementáció, kevés számítási-, és memóriakapacitást igényel Hátránya: ha nincs topológia állapot változás, akkor is rendszeres időközönként frissít (feleslegesen). Csak a szomszédokig lát el, szűk látókör, lassú konvergencia. Problémák a távolság vektor alapú irányító protokollokkal: Az alapelv szerint a router rendszeres időközönként elküldi a szomszédjainak az irányítási tábláját, amiben nem csak azok a hálózatok szerepelnek, amik közvetlenül a routerre csatlakoznak, hanem minden olyan hálózat, amit korábban a szomszédok jelentése alapján megismert. Hibás hálózati frissítések ellen a látóhatár megosztást vezették be: nem küldik abba az irányba egy távoli hálózat eléréséről irányítási információt, ahonnan ezt korábban megkapták (végtelen számolás problémája). Nem látja az autonóm rendszer teljes topológiáját. A. RIPv1 (AD: 120) Tisztán távolságvektor alapú irányító protokoll. Mértéke az ugrásszám. 30 másodpercenként automatikusan frissít. Nem támogatja a VLSM, és CIDR technológiákat, így csak az osztály alapú hálózatokat tudja kezelni, mivel az irányítási információkban nem továbbítja az alhálózati maszkot. Frissítéseit szórással küldi a szomszédoknak. B. IGRP (AD: 100) Szintén osztály alapú irányító protokoll, de a mértéke nem tisztán az ugrásszám, hanem összetett (sávszélesség, késleltetés, megbízhatóság, terhelés) mérték, amely a részeinek súlyozott átlaga. 90 másodpercenként frissítését szórással küldi szét a szomszédoknak. Nem támogatja a VLSM és a CIDR technológiákat. C. RIPv2 (AD: 120) Mértéke tisztán az ugrásszám. 30 másodpercenként küldi szét a frissítést csoportcímzéssel. A RIPv1 továbbfejlesztése, képes kezelni a VLSM, CIDR technológiákat, mivel a frissítésekben továbbítja az alhálózati maszkot is. Hitelesített irányítási információk frissítése. b. Kapcsolatállapot alapú irányító protokollok A kapcsolatállapot (topológia) nagyon fontos szerepet tölt be. Az autonóm rendszer teljes topológiáját látja mindegyik router. Frissítés a távolságvektor alapúakkal ellentétben itt csak topológia változásnál történik. Többségük csoportcímzés alapú frissítés küldést használ. Működésük: i. A rendszer bekapcsolásakor mindegyik router leméri a szomszédja, és közte levő késleltetést. ii. Mindegyik router az összes AS összes routerének LSA (Link State Advertisement: kapcsolatállapot hirdetés) üzenetet küld csoportcímzéssel. Ez a hirdetés írja le a rendszer által ismert közvetlenül elérhető útvonalakat, és ezek jellemzőit.
iii. Az összes router veszi az LSA üzeneteket, és ez alapján mindegyik elkészíti a memóriájában a topológia gráfot. Ez a gráf írja le az AS topológiáját, ahol a csomópontok a routerek, az élek pedig az őket összekötő útvonalak. Az élekre súlyok vannak felírva, amelyek az útvonalak összetett mértékéből származnak, leírják az útvonalak jóságát. Minél kisebb a súly, annál jobb az út. iv. Ezután az összes router a gráf alapján a Dijkstra algoritmussal kiszámolja az összes többi router felé vezető legrövidebb útvonalat. v. A számítás eredménye alapján minden router elkészíti az útválasztó tábláját, amelybe bejegyzi az összes cél címet, és az útvonalat (port, interfész neve, következő ugrás címe, mérték) Előnye: gyors konvergencia, mert az AS teljes állapotát látja minden router, konzisztens kép a teljes topológiáról, és csak állapotváltozáskor van frissítés. Hátránya: minden routernek nagy számítás, és memóriakapacitás igénye van. Implementációja az OSPF (AD: 110) irányító protokoll: Támogatja a VLSM, és CIDR technológiákat, az útvonal összefogást. Csoportcímzést használ a frissítések küldésére, és támogatja a frissítési információk hitelesítését. Támogatja az AS területekre való szétbontását is (területen belül lehet részgráfot is kialakítani). c. Hibrid irányító protokollok Ötvözik a kapcsolatállapot, és a távolságvektor alapú irányító protokollok előnyeit. csak a szomszédokkal cserél irányítási információt (TV, minimális erőforrásigény) csak állapotváltozáskor küld információt (KÁ) Implementációját a Cisco alakította ki. EIGRP (Enhanced IGRP): csak a Cisco eszközök támogatják, platformfüggő, illetve néhány más gyártó jogdíj ellenében használhatja. Jellemzők: támogatja a hitelesítést támogatja a VLSM és a CIDR technológiákat, és csoportcímzést használ 2. Külső irányító protokollok (EGP) BGP (Border Gateway Protocoll,. AD: 20): határvég átjáró protokoll. Nagy hálózatok határán található routereknél használják, AS-ek közötti forgalomirányításért felelős, tehát AS-eket köt össze. A határvégen levő routereknek ismerniük kell a külső, és a belső irányító protokollokat is. A külső irányító protokollokban a VLSM és a CIDR használata nagy hangsúlyt kap.