Γράφος: G = (N,E) N = σύνολο από δρομολογητές { u, v, w, x, y, z } E = σύνολο από γραμμές ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) } Η έννοια των γράφων Σημείωση: Η έννοια των Γράφων είναι χρήσιμη σε διάφορα θέματα δικτύων Παρά: P2P, Όπου N σύνολο από peers και E σύνολο από TCP συνδέσεις
ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ
Δ.Καλογεράς dkalo@netmode.ntua.gr www.netmode.ntua.gr 11/1/2010 Credit: Kurose & Rose ppt
Δύο βασικές λειτουργικότητες του επιπέδου Δικτύου
Προώθηση (forwarding): Μετακίνηση πακέτων από την είσοδο δρομολογητή σε κατάλληλη έξοδο Δρομολόγηση: καθορισμός διαδρομής πακέτων από πηγή προς προορισμό. routing algorithms
Συσχέτιση μεταξύ δρομολόγησης και προώθησης
ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ
Άμεση δρομολόγηση (direct) Κάθε κόμβος (PC, router) στέλνει πακέτα IP σε interface κόμβου του ίδιου υποδικτύου Έμμεση δρομολόγηση (indirect) Ο κόμβος στέλνει πακέτα IP σε κόμβο του ίδιου δικτύου, χρησιμοποιώντας δρομολογητές (routers) Ο κόμβος πρέπει να γνωρίζει τη διεύθυνση του interface δρομολογητή (gateway) & την διεύθυνση L2 (MAC) μέσω ARP Οι τελικοί κόμβοι στέλνουν πακέτα με διεύθυνση προορισμού εκτός του δικτύου τους σε default gateway (π.χ. 147.102.13.200) Ο δρομολογητής πρέπει να γνωρίζει τη διαδρομή (επόμενο interface δρομολογητή) προς το δίκτυο – υποδίκτυο προορισμού
ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΟΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΕ HOST Host Routing Table
Εγγραφές του τύπου (N, R) N: Δίκτυο προορισμού R: Επόμενο interface δρομολογητή (gateway) Host routing table σε λειτουργικό Windows από το μηχάνημα με IP 147.102.13.32 > netstat -nr Routing Table: Network Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 147.102.13.200 147.102.13.32 20 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 147.102.13.0 255.255.255.0 147.102.13.32 147.102.13.32 20 147.102.13.32 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20 147.102.255.255 255.255.255.255 147.102.13.32 147.102.13.32 20 224.0.0.0 240.0.0.0 147.102.13.32 147.102.13.32 20 Προς το ίδιο τοπικό υποδίκτυο 147.102.13.0/24 σαν gateway ορίζεται κατευθείαν (direct) το τοπικό interface 147.102.13.32 Προς destination dolly.netmode.ntua.gr (147.102.13.10) gateway θα είναι το τοπικό interface 147.102.13.32 Προς όλα τα άλλα δίκτυα 0.0.0.0 σαν gateway ορίζεται το 147.102.13.200 (default gateway: router.netmode.ntua.gr) Προς local host 127.0.0.0/8 (π.χ. για δοκιμή δικτυακών εφαρμογών τοπικά) ή προς το ίδιο το 147.102.13.32/32 «προωθούνται» στο «interface» 127.0.0.1 Προς διεύθυνση broadcast 147.102.255.255/32 σαν gateway ορίζεται κατευθείαν (direct) το τοπικό interface 147.102.13.32 (η διεύθυνση δεν ισχύει στο δίκτυο του ΕΜΠ) Προς διευθύνσεις multicast 224.0.0.0/4 σαν gateway ορίζεται κατευθείαν (direct) το τοπικό interface 147
ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΟΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΕ Node Ιεραρχική δρομολόγηση
Κλιμάκωση: με 200 εκ. προορισμούς: Δεν μπορεί να αποθηκεύσει όλους τους προορισμούς στους πίνακες δρομολόγησης! Και μόνο η ανταλλαγή πινάκων δρομολόγησης θα γεμίσει τα links! Διαχειριστική Αυτονομία internet = δίκτυα από δίκτυα Κάθε διαχειριστής δικτύου θέλει να ελέγχει την δρομολόγηση του δικτύου του και των πελατών του Όλη η μελέτη δρομολόγησης είναι μια απλοποίηση Όλοι οι δρομολογητές είναι ίδιοι Ότι το δίκτυο είναι “επίπεδο” … αυτό στην πράξη δεν είναι ισχύει
Ιεραρχική Δρομολόγηση (2)
Συνάθροιση δρομολογητών σε περιοχές, “autonomous systems” (AS) Οι δρομολογητές στο ίδιο AS τρέχουν το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης “intra-AS” routing protocol Οι δρομολογητές σε διαφορετικά AS μπορεί να τρέχουν διαφορετικά intra-AS πρωτόκολλα δρομολόγησης Gateway router Άμεσο link του δρομολογητή σε γειτονικό AS
Γιατί διαφορετική δρομολόγηση Intra- και Inter-AS?
Πολιτική: Inter-AS: Ο διαχειριστής θέλει να έχει τον έλεγχο της διαδρομής της κίνησης, και ποιοι μετέρχονται της διαδρομής. Intra-AS: Μία διαχείριση δεν απαιτείται πολιτική κλιμάκωση: Ιεραρχική δρομολόγηση εξοικονομεί μέγεθος πίνακα δρομολόγησης Performance: Intra-AS: βελτίωση της επίδοσης (π.χ. επιλογή γρήγορων γραμμών) Inter-AS: η πολιτική μπορεί να υπερτερεί της επίδοσης
Διασυνδεδεμένα AS forwarding table γεμίζει από πρωτόκολλα δρομολόγησης intra- και inter-AS intra-AS πλ/φιες δργ/σης για εσωτερικούς προορισμούς inter-AS & Intra-As πλ/φιες δργ/σης για εξωτερικούς προορισμούς
Inter-AS δρομολόγηση Έστω δργ/της εντός AS1 λαμβάνει πακέτο με προορισμό εκτός AS1 Ο δργ/της πρέπει να προωθήσει το πακέτο σε ένα gateway αλλά σε ποιό? AS1 πρέπει να : Μάθει ποιοι προορισμοί είναι προσβάσιμοι ( reachable) μέσω AS2, και ποιοί μέσω AS3 Προώθηση της πλφ/ριας πρόσβασης σε όλους τους δρομολογητές του AS1 Λειτουργία της inter-AS δρομολόγησης!
Παράδειγμα: πλήρωση forwarding table για το δρ/γτη 1d
Έστω AS1 μαθαίνει (μέσω inter-AS protocol) ότι το υποδίκτυο x είναι προσβάσιμο μέσω του AS3 (gateway 1c) αλλά όχι μέσω AS2. Το πρωτόκολλο inter-AS προωθεί πληροφορία πρόσβασης (reachability info) σε όλους τους εσωτερικούς δρομολογητές. Ο δργ/της 1d καθορίζει από το intra-AS ότι το interface I είναι στην καλύτερη (ελάχιστη) διαδρομή προς τον 1c. δημιουργεί την πληροφορία (x,I) στο forwarding table 3b 1d 3a 1c 2a AS3 AS1 AS2 1a 2c 2b 1b 3c x …
Παράδειγμα: Επιλογή μεταξύ πολ/λων ASs
έστω AS1 μαθαίνει από το πρωτόκολλο inter-AS το υποδίκτυο x είναι διαθέσιμο μέσω AS3 και μέσω AS2. για την ρύθμιση του forwarding table,ο δργ/της 1d πρέπει να καθορίσει ποιο gateway θα χρησιμοποιήσει για το προρισμό x. Αυτό είναι λειτουργία για το inter-AS πρωτόκολλο δρομολόγησης! 3b 1d 3a 1c 2a AS3 AS1 AS2 1a 2c 2b 1b 3c x … …
Παράδειγμα: Επιλογή μεταξύ πολ/λων As (2)
έστω AS1 μαθαίνει από το πρωτόκολλο inter-AS το υποδίκτυο x είναι διαθέσιμο μέσω AS3 και μέσω AS2. για την ρύθμιση του forwarding table,ο δργ/της 1d πρέπει να καθορίσει ποιο gateway θα χρησιμοποιήσει για το προορισμό x. Αυτή είναι λειτουργία για το inter-AS πρωτόκολλο δρομολόγησης! Ενημέρωση inter-AS protocol ότι υποδίκτυο x είναι προσβάσιμο μέσω Πολ/λων gateways Χρήση routing info από το intra-AS Για τον καθορισμό του κόστους των πολ/πλων διαδρομών προς κάθε gateway Hot potato routing: Επιλογή του gateway με το μικρότερο κόστος Καθορισμός από το forwarding table του interface I που οδηγεί στο least-cost gateway. Εισαγωγή (x,I) στο forwarding table
Γράφος: G = (N,E) N = σύνολο από δρομολογητές { u, v, w, x, y, z } E = σύνολο από γραμμές ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) } Η έννοια των γράφων Σημείωση: Η έννοια των Γράφων είναι χρήσιμη σε διάφορα θέματα δικτύων Παρά: P2P, Όπου N σύνολο από peers και E σύνολο από TCP συνδέσεις
Γράφοι: κόστος
u y x w v z 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5 c(x,x’) = κόστος της γραμμής (x,x’) - π.χ., c(w,z) = 5 Το κόστος μπορεί να είναι 1, ή αντίστροφο της χωρητικότητας, ή αντίστροφο της συμφόρησης Κόστος διαδρομής (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp) ερώτηση: Ποια είναι η διαδρομή ελαχίστου κόστους μεταξύ u και z ? Αλγόριθμος δρομολόγησης: εύρεση διαδρομής ελάχιστου κόστους
Intra-AS Routing
γνωστά και ως Interior Gateway Protocols (IGP) τα πλέον γνωστά Intra-AS routing protocols: RIP: Routing Information Protocol OSPF: Open Shortest Path First IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco proprietary)
ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΕΥΡΕΣΗΣ ΔΡΟΜΩΝ εντός AS (Δρομολόγηση Intra- AS)
DV: Distance Vector (αλγόριθμος Bellman-Ford) IGP: RIP (Routing Information Protocol) EGP: BGP (Border Gateway Protocol) LS: Link State (αλγόριθμος Dijkstra) IGP: OSPF (Open Shortest Path First): Link State Data Base + αλγόριθμος Dijkstra στον κορμό Αυτόνομου Δικτύου (Core of an Autonomous System, AS) Κόστος γραμμών δικτύου: Ανάλογα με την ταχύτητα ή οριζόμενα από τον Διαχειριστή Ανανέωση κόστους γραμμών: κάθε 240 sec (default) ή λόγω μεταβολής κατάστασης Στα περιφερειακά υποδίκτυα (stub areas): Default G/W
18
ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ Layer 3 Routing Interior Gateway Protocols (IGP): Μια έξοδος προς επόμενο Interface για κάθε τελικό προορισμό (δίκτυο) RIP: Bellman Ford OSPF (Open Shortest Path First): Dijkstra, ιεραρχικό με stub areas) IS-IS Exterior (Border) Gateway Protocols (EGP/BGP): Πολλές εναλλακτικές διαδρομές με βάρη προς όλα τα γνωστά δίκτυα (περίπου 250.000 σήμερα) μεταξύ ακραίων (border) routers αυτονόμων συστημάτων (Autonomous Systems, AS, περίπου 40.000 σήμερα). Η διαδρομή καταγράφεται στον BGP Table των ακραίων δρομολογητών (border gateways) ενός AS ανά δίκτυο προορισμού και την σειρά των AS’s της προτεινόμενης διαδρομής (μαζί με το βάρος της) Οι πίνακες BGP φυλάσσονται στην ηλεκτρονική μνήμη των border gateways και ανανεώνονται δυναμικά όποτε υπάρχουν αλλαγές στο Internet με ευθύνη των γειτονικών δρομολογητών (border gateways) που ανακοινώνουν τα δίκτυα των αυτονόμων κοινοτήτων (AS’s) που γνωρίζουν (advertising)
19
ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ΤΟΥ Ε.Μ.Π. ntua.gr (147.102.0.0/16, ASN 3323)
ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΤΩΝ (Links between Routers)
Για ομοιομορφία της δρομολόγησης, κάθε γραμμή ορίζεται (συνήθως) σαν δίκτυο με 4 τουλάχιστον διευθύνσεις (/30) Παράδειγμα: Μεταξύ ΕΜΠ 147.102.0.0/16 & Παν. Αθηνών 195.134.64.0/18 ορίζεται το «δίκτυο» 147.102.224.32/30 Υποδίκτυο: 147.102.224.32/30 Άκρο ΕΜΠ: 147.102.224.33/30 Άκρο Παν. Αθηνών: 147.102.224.34/30 Broadcast: 147.102.224.35/30
Comments