Opvullen van de routeringstabel. Statisch of dynamisch. Dynamische routering. Distance vector padbepalingsalgoritme

Transcriptie

1 Opvullen van de routeringstabel 1. bij het configureren van een netwerkinterface wordt een directe route automatisch ingevuld voor het netwerk waaraan de netwerkinterface gekoppeld is 2. statische en dynamische routering 3. ICMP routing redirect boodschap Default route van A wijst naar router R1 omwille van de verbinding met Internet. Naast deze route is er in de routeringstabel alleen nog een directe route voor het eigen netwerk. A naar internet Wanneer A een pakket naar B moet sturen, zal dit omwille van de default route naar router R1 gestuurd worden. R1 merkt echter dat dit pakket eigenlijk naar R2 had moeten gestuurd worden. R1 stuurt naar A een ICMP routing redirect boodschap met daarin de aanbeveling om pakketten voor B naar R2 te sturen. Systeem A zal hierdoor zijn routeringstabel automatisch aanpassen. Nadeel: geen verificatie of deze route-informatie authentiek is. Netwerk Redirect boodschappen worden behandeld als Host Redirects. R1 R2 B Statisch of dynamisch Netwerk X Netwerk Y Netwerk Z R1 statische routering: routeringstabellen worden handmatig ingesteld een commando op R1: definitie van de statische route naar Z via R2 een commando op R2: definitie van de statische route naar X via R1 dynamische routering: routeringstabellen worden automatisch gemaakt en aangepast op basis van updates die routers elkaar voortdurend sturen router R1 stuurt bericht naar R2 waaruit blijkt dat X kan bereikt worden via R1 router R2 stuurt bericht naar R1 waaruit blijkt dat Z kan bereikt worden via R2 de routers leren de nieuwe routes van hun collega-routers R2 Dynamische routering Routers informeren naburige routers over de netwerken waarmee ze verbonden zijn Routing daemon communiceert via een routing protocol en past dynamisch de routing tabel aan (toevoegen/verwijderen). Bij alternatieve routes naar dezelfde bestemming: daemon kiest de beste route. Internet: onderverdeeld in een aantal autonome systemen (AS) Een AS wordt normaal beheerd door één enkele entiteit IGP Interior Gateway Protocol: elk AS gebruikt zijn eigen routing protocol om te communiceren tussen de verschillende routers binnen het AS, bijv. RIP en OSPF. EGP Exterior Gateway Protocol: gebruikt tussen routers in verschillende AS, bijv. BGP, gebaseerd op TCP Distance vector padbepalingsalgoritme gedistribueerd: elke node ontvangt alleen informatie van één of meer direct aangrenzende nodes; het algoritme voert aan de hand daarvan een berekening uit en deelt vervolgens het resultaat van de berekening aan de aangrenzende nodes mee; iteratief: dit proces gaat net zo lang door totdat er geen informatie meer tussen de aangrenzende nodes wordt uitgewisseld (zelfbeëindigend); asynchroon: voor het uitvoeren van het algoritme hoeven de betrokken nodes niet in een vaste volgorde samen te werken; informatie die doorgespeeld wordt: een vector met afstanden naar de bestemmingen

2 Routing Information Protocol (RIP) elke router maakt periodiek (30 seconden) zijn complete routeringstabel bekend aan andere routers (UDP, poort 520); voor elk netwerk dat de router kan bereiken, wordt de metric vermeld: hop count of het aantal stappen naar de bestemming; werking: stel dat R1 van een naburige R2 hoort dat deze netwerk N kan bereiken in 5 stappen; daardoor berekent R1 dat hij netwerk N kan bereiken in 6 stappen, door het pakket naar R2 te sturen; R1 kan dus zijn eigen routeringstabel aanpassen, maar alleen wanneer R1 nog geen route had naar N of wanneer de oude route langer was dan de nieuwe route. routes worden uit de tabel verwijderd wanneer de route een metric van 16 of meer heeft of wanneer een route een tijdlang (3 minuten) niet meer bevestigd is. A B C D Verbinding tussen C en D valt uit broadcast bestem hop-count A D 3 B D 2 C D broadcast bestem hop-count A D 3 B D 2 C D 3 broadcast bestem hop-count A D 3 B D 4 C D 3 Probleem A D 3 B B D 2 C C D 1 A D 3 B B D 2 C C D 3 B A D 3 B B D 4 C C D 3 B A D 5 B B D 4 C C D 5 B Voorbeeld C 2 B D 3 B A B C D A 1 A 1 D 2 C D 1 A 2 B D 1 A 3 C B 2 C Oplossing: split horizon: in RIP-broadcasts op een bepaald netwerk worden geen routes opgenomen die via dat betreffende netwerk lopen dus: B zal in zijn RIP-broadcast op het netwerk van C geen route opnemen naar D (omdat die route via het netwerk van C loopt) Niet voldoende om alle problemen op te lossen. split horizon with poisoned reverse: routes worden wel doorgestuurd maar met een oneindige kost

3 Nadelen van RIP count to infinity: routing loop IP-pakkketten met als bestemming D worden heen en weer gestuurd tussen B en C tot hun time-to-live verstreken is; bij infinity (16) wordt de route wel opgeruimd; trage convergentie: bij een verandering in de topologie kan het vele minuten duren voordat een consistente routeringssituatie terug bereikt is; hop count is de enige maatstaf: wat met twee snelle LAN-verbindingen ten opzichte van één trage punt-naar-puntverbinding; duur omwille van het gebruik van broadcasting oorspronkelijk geen ondersteuning voor subnetting en CIDR security-problemen: boodschappen worden blind vertrouwd, zonder authenticatie van de afzender gevoelig voor fouten in implementaties en fouten van beheerders: het verspreiden van fouten kan tot chaos leiden. + vooral geschikt voor eenvoudige en statische netwerken Globale werking van OSPF 1. Elke node bepaalt regelmatig (elke 10 seconden) welke interlinks hij heeft (Hello pakketjes) en wat de kwaliteit/kosten van die interlinks zijn. Als er ook een pakketje van de andere kant komt (de link is dus bidirectioneel) kijkt de node of de link-statusgegevens (LSA) kloppen met zijn link status database. Actualiseren van de interlinks database: de nodes aan beide einden van de interlink sturen elkaar alle LSA headers toe en over en weer worden updates uitgewisseld. Als de twee nodes volledig gesynchroniseerd zijn (fully adjacent), wordt de nieuwe info doorgegeven aan de andere nodes (reliable flooding). 2. Elke node bouwt op basis van de ontvangen LSA s een complete database van interlinks op. Met deze gegevens berekent elke node door middel van het Dijkstra OSPF algoritme de beste routes. Deze worden vastgelegd in de routeringstabel. Een interlink wordt alleen in de routering opgenomen als beide nodes (van de interlink) de route adverteren. 3. Als er dingen veranderen in het netwerk worden er nieuwe LSA s verstuurd, de databases van de link states worden opnieuw gesynchroniseerd tussen de nodes en de routeringstabellen worden aangepast. Link state padbepalingsalgoritme elke router houdt de status van al zijn links bij een database met link states: beschrijvingen van de actuele verbindingen: wat voor soort verbinding, wie met wie verbonden en wat de kosten van een verbinding zijn. flooding: deze informatie wordt doorgespeeld aan andere routers, die op hun beurt de informatie ook weer verder zullen sturen: uiteindelijk komt de informatie van elke router bij elke andere router terecht routers bouwen op deze manier een complete kaart op van de netwerktopologie routes naar een bepaalde bestemming kunnen op basis van deze kaart lokaal uitgerekend worden (kortste pad-algoritme van Dijkstra) alleen bij veranderingen in de topologie worden updates gestuurd. Link State Advertisements (LSA) hebben een volgnummer, zodat duidelijk is welk LSA het meest recent is en een veld dat de ouderdom aangeeft. Als de maximale leeftijd (3600 seconden) wordt overschreden, wordt een LSA verwijderd uit de databases. OSPF link-state pakketten 1. Hello: realiseren en onderhouden van naburigheid met andere routers; bepalen van designated router en backup designated router (hello interval, dead interval, area number) 2. Database Description (DBD): verkorte versie van de link-state databank van de zender; ontvanger vergelijkt dit met zijn eigen link-state databank 3. Link State Request (LSR): van een ontvangende router die meer informatie vraagt in verband met een entry in de databank 4. Link State Update (LSU): antwoord op een LSR met nieuwe informatie in de vorm van een Link-State Advertisement (LSA) neighbour tabel: informatie over de buren topology tabel: informatie over volledige netwerk routing tabel: nadat de kortste paden berekend zijn 5. Link State Acknowledgement (LSAck): bevestiging van de ontvangst van een LSU boodschap.

4 Bepalen van de kortste route Het geheel wordt voorgesteld in een gericht netwerk met als knooppunten de routers. gerichte binding tussen twee knooppunten: er is een weg tussen die twee knooppunten; bijhorende waarde c ij : de afstand tussen de twee knooppunten i en j Voor het voorbeeld: 1. Knoopunt 1 krijgt label [0, 0] en alle andere [0, ]. 2. Resultaat van de labelingsfase vanuit knooppunt 1: naar herkomst waarde De kortste route vanuit 1 naar 8 bedraagt 15. De route zelf kan achterwaarts via de herkomstknooppunten gevonden worden: Merk op. Het kortste keten algoritme bepaalt in feite de kortste route van het startknooppunt naar elk ander knooppunt. Bijvoorbeeld de kortste route van 1 naar 7 loopt via 2, 3 en 5 en bedraagt 9. Het kortste pad algoritme gaat alle knooppunten van een label voorzien, zodanig dat via de labels de kortste route kan worden gevonden: 1. Initialisatie. Elk knooppunt krijgt een label, bestaande uit twee getallen. Het eerste getal geeft aan vanuit welk knooppunt het betreffende knooppunt gelabeld is (het herkomstgetal). Het tweede getal geeft de waarde w(i) van het label, met i het knooppuntnummer. In deze stap krijgen all knooppunten het label met de getallen [0, w(i)], waarin w(i) = 0 als i het startknooppunt is en w(i) = voor alle andere knooppunten. 2. Labelingsproces. Zoek een binding (i, j) waarvoor geldt: w(i) + c ij < w(j). Als zo n binding gevonden is, verander dan het label van het knooppunt j in [i, w(i) + c ij ]. Herhaal deze stap 2 totdat er geen binding meer is die aan bovenstaande voorwaarde voldoet. 3. Kortste route. Elk knooppunt heeft nu een labelwaarde, die de waarde is van de kortste route van het startknooppunt naar het betreffende knooppunt. Via de herkomstgetallen van de labels kan de kortste route worden teruggezocht. Wanneer de kortste route vertrekkend vanuit een ander knooppunt moet bepaald worden, moet het labelingsproces opnieuw gebeuren. Bijvoorbeeld vanuit knooppunt 3: naar herkomst waarde Uit deze tabel blijkt dat er geen route mogelijk is vanuit 3 naar 1, 2 of 4. Merk op. Het algoritme werkt niet als het netwerk één of meerdere negatieve circuits bevat. Een circuit is een route waarvan begin- en eindknooppunt samenvallen. Een negatief circuit is een circuit waarvan de som van de waarden van de bindingen negatief is. Hiervoor bestaan andere, complexere algoritmen.

5 Karakteristieken geen beperking van een weg bepalen tussen slechts 15 kruispunten (hops) snellere convergentie, omdat veranderingen in de topologie direct gemeld worden gecompliceerdere implementatie meer lokale berekeningen nodig: zowel voor het opbouwen van de kaart als voor het berekenen van de routes; het aantal routers in het netwerk mag daarom niet meer zijn dan een paar honderd minder foutgevoelig: het complete pad naar de bestemming is gekend: er is niet alleen gekend dat er een route is, maar ook hoe die route loopt load balancing: omdat de volledige netwerktopologie gekend is, kunnen meerdere alternatieve routes berekend worden en kan de belasting eventueel gedeeld worden over de alternatieve routes. elke area: zijn eigen OSPF link state padbepalingsalgoritme elke router maakt zijn link state bekend aan alle andere routers in de area deze interne gegevens blijven onzichtbaar voor alle routers buiten de area area border router: verantwoordelijk voor padbepaling voor pakketten met een bestemming buiten de area binnen een autonoom systeem is één OSPF-area geconfigureerd als backbone-area belangrijkste taak: bepalen van het pad voor pakketten die tussen verschillende area s in het autonoom systeem (AS) moeten verzonden worden Vier soorten routers: + interne routers: in niet-backbone gebied, voor padbepaling binnen AS + area border routers: behoren zowel bij een area als bij de backbone + backbone routers: padbepaling binnen een backbone, maar zijn zelf geen area border router + boundary routers: tussen verschillende autonome systemen (BGP). Hiërarchie Een autonoom systeem kan opgedeeld worden in een aantal area s: groepen van aan elkaar grenzende netwerken. Routers met meerdere interfaces kunnen onderdeel zijn van meerdere area s. area border router R14 R13 R12 R11 area 1 R2 R22 R1 boundary router R23 area 2 R21 backbone router R3 R31 R33 R35 area 3 R34 R32 Autonome systemen (AS) een verzameling netwerken met een gemeenschappelijke routeringspolitiek komt vaak overeen met het complete internetwerk van een ISP politiek: bijvoorbeeld onder welke voorwaarden welk verkeer doorgegeven wordt peering-overeenkomsten: door ISP s afgesloten om elkaars verkeer door te geven: een ISP P2 treedt op als intermediair voor het transit-verkeer vanuit het netwerk van ISP P1 en dat bestemd is voor het netwerk van ISP P3. BGProuter AS1 AS2 BGProuter BGProuter AS3

6 Soorten routering binnen een AS: meerdere deelnetwerken waarbinnen interne routering wordt gebruikt (RIP of OSPF), bijvoorbeeld de bedrijfsnetwerken van meerdere klanten van eenzelfde ISP; verschillende AS s spelen elkaar informatie door via externe routeringsprotocol (BGP): aan een andere AS vertellen welke IP-netwerken zich in je eigen AS bevinden. Systemen binnen een AS hoeven geen volledige routeringskennis te hebben: pakken voor netwerken buiten het eigen AS: naar de externe router (default route). Externe (boundary) router: de router die een koppeling heeft met een ander AS. core routers: gezamenlijke externe routers van alle autonome systemen in het Internet moeten wel volledige routeringskennis hebben: voor elk netwerk in het Internet moeten zij weten hoe het bereikt kan worden Core routers werken niet met default routes en hebben tabellen die tienduizenden regels lang kunnen worden. Border Gateway Protocol (BGP4) doorspelen van routeringsinformatie tussen autonome systemen elk AS: minstens één externe router die BGP draait (TCP/179) communiceert met één of meer BGP-peers in andere AS s BGP-peers bevinden zich op één IP-hop afstand van elkaar spelen elkaar informatie door over IP-netwerken die zich in hun AS bevinden een BGP-router speelt de informatie van de ene peer door naar de andere peers; uiteindelijk wordt dus de informatie over alle AS s in het Internet verspreid bij het distribueren van de informatie wordt een pad bijgehouden van autonome systemen dat doorlopen moet worden naar de bestemming: IP-netwerk is te bereiken via het pad van autonome systemen , met als volgende stap de BGP-peer met het IP-adres policy-based routing: transit-verkeer op basis van configureerbare instellingen Meeste bedrijven en organisaties kunnen meeliften met het AS van hun ISP. Bedrijven die een abonnement hebben bij twee of meer ISP s moeten een eigen AS opzetten: zij vallen niet meer onder één routeringspolitiek. Elk autonoom systeem heeft een autonoom systeem nummer (ASN): 16 bits lang. Zo n nummer kan aangevraagd worden bij RIPE of bij regionale ICANN-instanties. Er zijn nummers beschikbaar: op dit moment nog geen probleem. Kern van BGP: padmeldingsbericht wordt door de ene BGP-peer naar een andere BGP-peer verzonden via een point-to-pointverbinding bevat een ge-cidr-iseerd netwerkadres en attributen die horen bij het pad naar dat bestemmingsnetwerk (belangrijk) padattribuut: expliciete lijst van alle AS s op het pad naar het betreffende bestemmingsnetwerk tweede belangrijk attribuut: identiteit van de volgende hop-router op dat pad. Activiteiten Ontvangen en filteren van padmeldingsberichten van direct aangrenzende buren. Een ontvangen BGP-pad kan beschouwd worden als een belofte: een BGP-peer die een pad naar een bestemming AS meldt, belooft dat als een datagram voor dat AS toekomt, hij in staat is om dat datagram verder te verzenden op een pad naar die bestemming. Ontvangen padmeldingsbericht negeren: bijv. als het eigen ASN voorkomt in het pad (lus). Kiezen van een pad uit verschillende padmeldingsberichten voor hetzelfde AS. Hoe een keuze moet gemaakt worden, is een beleidsbeslissing waarover de netwerkbeheerder van het AS alle zeggenschap heeft. Verzenden van padmeldingsberichten naar aangrenzende autonome systemen. Ook hier biedt BGP een mechanisme maar geen beleid. AS X kan bijvoorbeeld willen voorkomen dat AS Y dataverkeer langs zijn AS stuurt.

7 Policy-based routing verkeer van een AS voor een ander AS dat op doorreis is door het eigen AS: al of niet toelaten op basis van politieke, economische of security-gerelateerde overwegingen BGP-instellingen van het autonome systeem met nummer 1104: as-in: from AS accept AS1888: het autonoom systeem 1104 is gekoppeld aan het autonoom systeem 1888; het zal van dat systeem het IP-verkeer dat afkomstig is uit dat systeem zelf, accepteren as-in: from AS accept ANY: het autonoom systeem 1104 is gekoppeld aan het autonoom systeem 1890; het zal van dat systeem alle verkeer, dus ook transit-verkeer, accepteren as-out: to AS1103 announce AS1104: het autonoom systeem 1104 zal alleen de netwerken in zijn eigen AS aanmelden bij zijn buurman-as Het configureren van BGP vindt doorgaans plaats op echte routers.