Forgalomirányítás (Routing)

Forgalomirányítás (Routing) Tartalom

Forgalomirányítás (Routing) Készítette: Schubert Tamás (BMF)

Schubert Tamás

Forgalomirányítás /1

Számítógép hálózatok

• • • •

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

Schubert Tamás


Forgalomirányítás (Routing)

Autonóm körzet

A forgalomirányítás módja lehet: •

központosított (centralized)

•

elosztott (distributed)


EIGRP

IGRP

EGP

AS 10

AS 11 Core

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 címet, majd a táblázataiból kikeresi az állomás vagy forgalomirányító MAC címét, amelynek a csomagot továbbítani kell.

Schubert Tamás



BGP – Exterior gateway protokoll: pl. BGP

IGP – Interior gateway protokoll: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS

Core – Mag hálózat

AS xxx – Autonóm körzet

OSPF AS 12

Schubert Tamás



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 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.

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.

Schubert Tamás



Schubert Tamás

Autonóm körzet



Irányított - irányító protokollok Megkülönböztetünk:

A fenti feladatokat ellátó protokollok: 1. Irányított (routed) protokollokat •

Address Resolution Protocol (ARP)

•

többféle interior gateway protocol (IGP)

•

egy exterior gateway protocol (EGP)

2. Irányító (routing) protokollokat 1. Az irányított protokoll a hálózati réteg protokollok valamelyike: • IP • IPX • DECNET • APPLE TALK • Stb. Magában foglalja a címzést, a csomag szerkezetét, mőködési mechanizmust.

Schubert Tamás



Schubert Tamás



Irányított - irányító protokollok

Irányítóprotokollok mőködési elve

2. Az irányítóprotokollok:

Mőködési elve szerint háromféle protokoll lehetséges:

•

IP RIP (Routing Information Protocol)

•

Novell RIP (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.

1. Távolságvektor algoritmussal mőködı protokoll (Distance-Vector Algorithm: DVA): RIP, Novell RIP, IGRP 2. Kapcsolatállapot alapú protokoll (Link State protokoll): OSPF, IS-IS 3. Hibrid (a fenti két elv elınyös tulajdonságait ötvözı protokoll): EIGRP

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).

Schubert Tamás



Schubert Tamás

Távolságvektor alapú protokollok



Kapcsolatállapot alapú protokollok

Mőködési elvük, jellemzıik:

Mőködési elvük, jellemzıik:

1. Az útvonalak jóságát valamilyen egyszerően vagy bonyolultabban számított metrika (mérték) írja le.

1. Minden forgalomirányító a teljes hálózat (autonóm körzet) topológiáját látja.

2. A metrika számításában résztvevı jellemzık lehetnek: ugrások száma, sávszélesség, késleltetés, terhelés, hibaarány, költség.

2. Tudják, hogy mely forgalomirányítók melyekkel, milyen vonalon kapcsolódnak. Minden kapcsolatról rendelkeznek jellemzıkkel.

3. A forgalomirányítók csak a szomszédjaikkal tartják a kapcsolatot, velük meghatározott idıközönként teljes irányítótáblákat cserélnek.

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. A teljes hálózatot (autonóm körzet) a szomszédok szemszögébıl látják.

4. Ha változás van a hálózatban (pl. egy kapcsolat megszakad), csak az állapotváltozásokat terjesztik szét a forgalomirányítók a hálózatban.

5. Az irányítótáblák cseréje jelentıs sávszélességet foglalhat le. 6. Viszonylag lassú konvergencia az irányítótáblák kialakításában. 7. Esetlegesen irányítási hurkok alakulhatnak ki.

Schubert Tamás



Schubert Tamás



Kapcsolatállapot alapú protokollok Mőködési elvük, jellemzıik (folytatás):

IP Routing Information Protocol IP Routing Information Protocol (RIP)

5. Állapotváltozás hiányában a forgalomirányítók csak ritkán terjesztik szét a kapcsolat állapotukat (szomszédaikhoz való kapcsolódásukat).

•

A távolság-vektor algoritmusra (Distance-Vector Algorithm: DVA) épül.

6. Állapotváltozás esetén minden forgalomirányító újra számolja a hálózat topológiáját és irányítótábláját.

•

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: 16.

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.

Schubert Tamás



Schubert Tamás

IP Routing Information Protocol



IP Routing Information Protocol

Két táblázattal rendelkezik:

A DVA elosztott algoritmus segítségével minden forgalomirányító az autonóm rendszerben felépít egy táblázatot, amely tartalmazza a távolságokat önmaga és az összes hálózat között.

•

Forgalomirányító tábla: A célhálózat címének ismeretében a

•

ARP tábla: A cél interfész IP címének ismeretében kikereshetı annak

táblázatból megállapítható a következı ugrás IP címe. •

Kezdetben minden forgalomirányító csak a közvetlenül hozzácsatolt hálózatok IP címét, és a csatlakozó forgalomirányítók IP-MAC cím párjait ismeri.

•

A hálózat-címek 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.

MAC címe.

Forgalomirányító tábla Hálózat azonosítója (IP)

Schubert Tamás

Ugrások száma

Router interfész

ARP tábla Ugrási cím


Interfész IP cím

MAC cím


Schubert Tamás



RIP

R – Router H – Hálózat S - Switch

R3 R1

H5

S0

S2 H6

S0

S0

RIP IP-cím kiosztás

R4

S1 E0

E0

S1 R2

E0 H1_1

H2

200.1.2.0

H3

200.1.3.0

H4

200.1.4.0

H5

200.1.5.0

H6

200.1.6.0

H7

200.1.7.0

H8

200.1.8.0

E1 H4_1

H3_1

Schubert Tamás

200.1.1.0

E1

S0

H1_2

H2_1

IP hálózat cím

H1

H7

H8 S1

Hálózat

H3_2

H2_2


H4_2

E0 – 0. Ethernet port E1 – 1. Ethernet port S0 – 0. Serial port S1 – 1. Serial port S2 – 2. Serial port Számítógép hálózatok

‘C’ osztályú hálózatok Hálózati maszk: 255.255.255.0

Schubert Tamás


RIP

RIP Irányítótáblák – frissítés nélkül

IP-cím kiosztás R1 R1_E0

200.1.1.1

R4_E1

200.1.4.1

H1_1

200.1.1.2

H4_1

200.1.4.2

H1_2

200.1.1.3

H4_2

200.1.4.3

R2_E0

200.1.2.1

R1_S0

200.1.5.1

H2_1

200.1.2.2

R3_S0

200.1.5.2

H2_2

200.1.2.3

R3_S2

200.1.6.1

R2_E1

200.1.3.1

R4_S0

200.1.6.2

R4_E0

200.1.3.2

R2_S0

200.1.7.1

H3_1

200.1.3.3

R3_S1

200.1.7.2

H3_2

200.1.3.4

R1_S1

200.1.8.1

R2_S1

200.1.8.2

‘C’ osztályú hálózatok Hálózati maszk: 255.255.255.0 Schubert Tamás




R3

R2

Hálózat

#

Ugrási cím

Hálózat

#

Ugrási cím

Hálózat

#

Ugrási cím

200.1.1.0

0

közvetlen

200.1.2.0

0

közvetlen

200.1.5.0

0

közvetlen

200.1.5.0

0

közvetlen

200.1.3.0

0

közvetlen

200.1.6.0

0

közvetlen

200.1.8.0

0

közvetlen

200.1.7.0

0

közvetlen

200.1.7.0

0

közvetlen

200.1.8.0

0

közvetlen

Schubert Tamás



RIP

RIP

Irányítótáblák az 1. frissítés után

Irányítótáblák a 2. frissítés után

R2 → R1 ←R3

R1 → R2 ←R3 R4 → Hálózat Ugrási # cím

R1 → R3 ←R2 R4 → Hálózat # Ugrási cím

Hálózat

#

Ugrási cím

200.1.1.0

0

közvetlen

200.1.2.0

0

közvetlen

200.1.5.0

0

200.1.5.0

0

közvetlen

200.1.3.0

0

közvetlen

200.1.6.0

200.1.8.0

0

közvetlen

200.1.7.0

0

közvetlen

200.1.2.0

1

200.1.8.2

200.1.8.0

0

200.1.3.0

1

200.1.8.2

200.1.1.0

200.1.7.0

1

200.1.8.2

200.1.6.0

1

200.1.5.2

Schubert Tamás

R1 → R2 ←R3 R4 → Hálózat Ugrási # cím

R2 → R1 ←R3

R1 → R3 ←R2 R4 → Hálózat # Ugrási cím

Hálózat

#

Ugrási cím

közvetlen

200.1.1.0

0

közvetlen

200.1.2.0

0

közvetlen

200.1.5.0

0

közvetlen

0

közvetlen

200.1.5.0

0

közvetlen

200.1.3.0

0

közvetlen

200.1.6.0

0

közvetlen

200.1.7.0

0

közvetlen

200.1.8.0

0

közvetlen

200.1.7.0

0

közvetlen

200.1.7.0

0

közvetlen

közvetlen

200.1.1.0

1

200.1.5.1

200.1.2.0

1

200.1.8.2

200.1.8.0

0

közvetlen

200.1.1.0

1

200.1.5.1

1

200.1.8.1

200.1.8.0

1

200.1.5.1

200.1.3.0

1

200.1.8.2

200.1.1.0

1

200.1.8.1

200.1.8.0

1

200.1.5.1

200.1.5.0

1

200.1.8.1

200.1.2.0

1

200.1.7.1

200.1.7.0

1

200.1.8.2

200.1.5.0

1

200.1.8.1

200.1.2.0

1

200.1.7.1

200.1.6.0

1

200.1.7.2

200.1.3.0

1

200.1.7.1

200.1.6.0

1

200.1.5.2

200.1.6.0

1

200.1.7.2

200.1.3.0

1

200.1.7.1

200.1.4.0

1

200.1.3.2

200.1.4.0

1

200.1.6.2

200.1.4.0

2

200.1.8.2

200.1.4.0

1

200.1.3.2

200.1.4.0

1

200.1.6.2



Schubert Tamás


IP protokoll-adategység keretbe foglalása


Csomagtovábbítás

R – Router H – Hálózat S - Switch

R3 Az IP csomagok (adatgramma) a fizikai hálózaton keretbe ágyazva továbbíthatók. A keret típusa a hálózat típusától függ: Ethernet, HDLC, PPP, Frame-Relay, stb.

R1

H5

H6

E0

S1

S1 Adatgramma adat-része

E0 H1_1

E1 H4_1

H3_1

Schubert Tamás

H4_2

H3_2

H2_2

H1_1 -> H4_2 Számítógép hálózatok

E1

S0

Keret adat-része


R4

H7

H1_2

H2_1

Schubert Tamás

S0

S1 E0

R2

Keret feje

S2

S0

H8

Adatgramma feje

S0


Ex – x. Ethernet port Sx – x. Serial port Számítógép hálózatok

Csomagtovábbítás

Csomagtovábbítás

H1_1 -> H4_2

H1_1 -> H4_2

A számítógép feladatai:

Az R1 router feladatai:

•

H1_1 IP címe: 200.1.1.2

•

Az R1 forgalomirányító E0 interfészén keret érkezik

•

H1_1 ismeri H4_2 IP címét: 200.1.4.3

•

Kiveszi a beágyazott IP csomagot

•

H1_1 megállapítja a hálózati maszk (255.255.255.0) segítségével,

•

Megnézi, hogy a cél IP-cím hálózati része megegyezik-e valamelyik

hogy a célállomás másik hálózaton van, tehát forgalomirányítónak

interfészének hálózati címével. Ha igen, közvetlenül a cél

kell a csomagot küldeni

számítógépnek kell továbbítania

•

Alapértelmezett átjáró (router): 200.1.1.1

•

H1_1 kikeresi az ARP táblájából a forgalomirányítóIP címéhez tartozó

•

célhálózatra vonatkozó bejegyzést: a 200.1.8.2 címre (R2 router) kell továbbítania csomagot. 2 ugrással elérhetı a célhálózat

MAC (Ethernet) címét. Ha nincs benne, az ARP protokollal beszerzi. •

A csomagot Ethernet keretbe ágyazza és kiküldi az Ethernet

Esetünkben ez nem áll fenn, ezért az irányítótáblából kikeresi a

•

R1 a beállított adatkapcsolati protokollnak (pl. HDLC) megfelelı típusú keretbe ágyazza az IP csomagot, majd az S1 soros WAN

interfészén

kimenetére küldi Schubert Tamás



Schubert Tamás


Csomagtovábbítás


Csomagtovábbítás

H1_1 -> H4_2

H1_1 -> H4_2



•

Az R2 forgalomirányító S1 interfészén keret érkezik

•

Az R2 router E0 interfészén keret érkezik

•

Kiveszi a beágyazott IP csomagot

•

Kiszedi a beágyazott IP csomagot

•

Megnézi, hogy a cél IP cím hálózati része megegyezik-e valamelyik

•

Megnézi, hogy a cél IP cím hálózati része megegyezik-e valamelyik



számítógépnek kell továbbítania •

számítógépnek kell továbbítania

Esetünkben ez nem áll fenn, ezért az irányítótáblából kikeresi a

•

célhálózatra vonatkozó bejegyzést: a 200.1.3.2 címre (R4 router) kell továbbítania csomagot. 1 ugrással elérhetı a célhálózat •

Schubert Tamás

Esetünkben ez a helyzet. Az E0 interfészhez kapcsolódó hálózaton van a célállomás

•

R4 kikeresi a 200.1.4.3 IP címhez tartozó Ethernet címet az ARP

R2 Ethernet keretbe ágyazza az IP csomagot, majd kiküldi az E1

táblájából, keretbe ágyazza az IP csomagot, majd kiküldi az E0

interfészén

interfészén



Schubert Tamás



Hub - számítógép

Hub - számítógép

• Ismétlı (Hub) a fizikai rétegben mőködik 192.168.1.1

192.168.1.2 PC

• Minden állomás megkapja a többi által kibocsátott keretet, ütközés lehetséges

• Mőködés: 192.168.1.1

Szerver

• A küldı gép megállapítja, hogy a célállomással azonos hálózatban van (IP címének hálózati része azonos a célállomás IP címének hálózati részével)

PC

• A sávszélesség megoszlik az állomások között

Munkaállomás

192.168.1.2

Munkaállomás Szerver

• A szórásos keretek minden állomáshoz eljutnak 100BaseT Hub

• Megkeresi a cél IP címhez tartozó MAC címet az ARP táblájában (ha nincs benne ARP- kéréssel beszerzi)

100BaseT Hub

• Számítógépekben konfigurálni kell: • IP címet (hálózati cím minden eszközben azonos: 192.168.1.x)

• Az IP csomagot becsomagolja egy Ethernet keretbe, felhasználva a célállomás MAC címét

• Hálózati maszkot

• A Hub-okat nem kell konfigurálni 192.168.1.3

192.168.1.4

Schubert Tamás

192.168.1.3



192.168.1.4

Schubert Tamás


Kapcsoló - számítógép

Több kapcsoló alkalmazása 192.168.1.1

192.168.1.1

192.168.1.2

• Kapcsoló (Switch) az adatkapcsolati rétegben mőködik

192.168.1.2

Munkaállomás

• A keret továbbítás idejére ún. virtuális áramkör jön létre a feladó és a címzett gép között

Switch

192.168.1.6 PC

Munkaállomás

Munkaállomás

Szerver

Szerver

• Minden állomás dedikált sávszélességgel rendelkezik

Szerver

192.168.1.5

PC

• Csak a címzett állomás kapja meg a keretet, ütközés nem lehetséges

PC


Uplink Switch

Switch

• A szórásos keretek minden állomáshoz eljutnak! • Számítógépekben konfigurálni kell: • IP címet (hálózati cím minden eszközben azonos: 192.168.1.x) 192.168.1.3

192.168.1.4

• Hálózati maszkot


192.168.1.4

192.168.1.7

192.168.1.8

• Az összes számítógép ugyanabban az IP hálózatban / alhálózatban van

• A kapcsolókat ebben az egyszerő alkalmazásban nem kell konfigurálni Schubert Tamás

192.168.1.3


• Kerettovábbítás MAC címek alapján történik (adatkapcsolati rétegben) Schubert Tamás



Forgalomirányító és kapcsoló alkalmazása

Kapcsoló és Hub alkalmazása 192.168.1.1

192.168.1.2

192.168.1.5

192.168.1.6

PC

PC

Munkaállomás

Munkaállomás

Szerver

Szerver

192.168.1.1

192.168.1.2

192.168.2.1

192.168.2.2

192.168.1.254

Uplink

100BaseT Hub

Switch

Switch

192.168.2.254

100BaseT Hub

Uplink

192.168.1.3 192.168.1.3

192.168.1.4

192.168.1.7

192.168.1.4

192.168.2.3

192.168.2.4

192.168.1.8 • A router-rel összekapcsolt két szegmens külön IP hálózatban/alhálózatban van

• Az összes számítógép ugyanabban az IP hálózatban / alhálózatban van • Kerettovábbítás MAC címek alapján történik (adatkapcsolati rétegben)

• A forgalomirányítók nem továbbítják a szórásos forgalmat

• Ütközés a Hub-ra kötött gépek között lehetséges Schubert Tamás


• Kerettovábbítás szegmensen belül MAC címek alapján, a szegmensek között pedig IP címek alapján történik (hálózati rétegben)


Schubert Tamás



Forgalomirányítás (Routing)

Recommend Documents