Hálózati réteg és útvonalválasztás

Hálózati réteg és útvonalválasztás


2

A hálózati réteg Vég hoszt

Vég hoszt Application

Application

Presentation

Presentation

Session

Session

Transport

Transport

Network

Network

Network

Network

Data link

Data link

Data link

Data link

Physical

Physical

Physical

Physical

Csomópont a hálózatban


3

A hálózati réteg feladatai

• A szállítási réteg számára nyújtott szolgáltatások • Csomagok célbajuttatása • sávszélesség • jitter • csomagvesztés • csomag sorrend tartás • torlódás kezelés • Tevékenység • útvonal meghatározása (routolás) • kapcsolás (switching) • kapcsolat felépítés


4

Csomagkapcsolás • • • •

csomagok továbbítása a kapcsolók által küldő hoszt nem ismeri a hálózati viszonyokat egymástól független csomagtovábbítás alternatív útvonalak Hoszt D Hoszt E

0 Kapcsoló 1 3 Hoszt C

Hoszt F

1 2 Kapcsoló 2 2

3

1 0

Hoszt A

Hoszt G 1

0 Kapcsoló 3 3 2 Hoszt H

Hoszt B

Kapcsoló 2 továbbítási táblája

Cél A B C D E F G H

Port 3 0 3 3 2 1 0 0


5

Áramkörkapcsolás

• kapcsolat felépítés (jelzés) • erőforrás foglalás • áramkör azonosítók (VCI) • VC táblák 0 Kapcsoló 1 1

3

2 5 5

Hoszt A

11

3 11

2 Kapcsoló 2 1 0

7 7 1

0 Kapcsoló 3 3 4 2

4

Hoszt B


6

Forrás routolás 0 Kapcsoló 1 3

0

1 2 2

3 0 1

3

3

Kapcsoló 2 1

1 2

1 3 0 0

Hoszt o A 0 1 3 0 Kapcsoló 3 1

3 2

Hoszt o B

Bejövő fejléc

D C B A

D C B A

Ptr D C B A

Kimenő fejléc

A D C B

D C B

Ptr D C B A


7

Kapcsolók Input port

Output port

Input port

Output port

Input port

Input port

Összekötő szerkezet

Output port

Output port


8

Kapcsolók

R Pro oute ce (C ssor PU )

In te rf a

s c e c a rd

(a) Sketch of a router chassis with slotted interface cards.

(a) Photograph of a slotted router chassis.

(b) Interface card.

Figure 3.11. Router with Interface cards and Interface card. (This pictures are taken from

http://www.juniper.net/images/artwork-download/libraries/product_photo_library.zip). Needs to be replaced with own photos.


9

Kapcsoló tevékenység Router

Routolási protokoll

Útvonal meghatározás

Routolási protokoll

Routolási tábla

Bejöv! csomag

Csomag továbbítás

Kimen! csomag


10

Router generációk Útvonal processzor

CPU

Útvonal processzor

CPU

cache

mem.

cache

mem.

DMA

DMA

DMA

Út cache

Út cache

Út cache

mem.

mem.

mem.

MAC

MAC

MAC

Összeköt! szerkezet

Intf.

Intf.

Intf.

Útvonal feldolg.

Útvonal feldolg.

Útvonal feldolg.

mem.

mem.

mem.

MAC

MAC

MAC

Útvonal processzor CPU

DMA

DMA

DMA

Interfész kártya

Interfész kártya

Interfész kártya

MAC

MAC

MAC

Továbbító motor

Továbbító motor

Útvonal processzor CPU

CPU

CPU

cache

cache

mem.

mem.

mem.

mem.

mem.

MAC

MAC

MAC

mem.

mem.


11

Kapcsoló hardver 1

• Általános számítógép mint kapcsoló I/O bus CPU

Interface 1

Interface 2

Interface 3 Main memory


12

Kapcsoló hardver 2

• Crossbar switch


13

Kapcsoló hardver 3

• Knock-out concentrator Bemenetek

Shifter

Buffers

D

D

D

D

D

D

D

D

D

Shifter

Buffers

D

D

1

D

D

Shifter

D

2

3 Kimenetek

Buffers

4


14

Kapcsoló hardver 4

• Shared memory switch Mux

Kimenetek

Buffer memory

Write control

Read control

Demux

…

…

Bemenetek


15

Kapcsoló hardver 5

• Banyan network 001 011

001

110 111

011

110 111


16

Kapcsoló hardver 6

• Batcher network


17

Kapcsoló hardver 6

• Sunshine switch k

Inputs

n

k

Delay

Batcher

n+k

Trap

n+k

Selector

n n n

l banyans

n n n

Outputs


18

Útvonalválasztási algoritmusok

• Routolási protokoll • routolási algoritmus • routolási információk cseréje • Legkisebb költségű útvonal meghatározása

• Globális algoritmus • kapcsolat-állapot routolás • Decentralizált algoritmus • távolság-vektor algoritmus • Statikus vagy dinamikus


19

Kapcsolat-állapot routolás

• A routerek a következőket teszik: • Szomszédos routerek felderítése • A szomszédokhoz vezető útvonalak értékelése • Információs csomagok létrehozása. • Csomagok szétküldése • árasztás • Legrövidebb út kiszámítása az elérhető routerek felé • az összes kapcsolat állapot info alapján Dijkstra alg.


20

Távolság-vektor routolás

• A routerek a következőket teszik: • Szomszédos routerek felderítése • A szomszédokhoz vezető útvonalak értékelése • Információs csomagok létrehozása. • Csomagok (távolság vektor) szétküldése a közvetlen szomszédoknak • Saját táblázat frissítése • konvergencia • Bellman-Ford alg.


21

Költség metrikák

• csomagszám • link kapacitás kihasználtsága • késleltetés • routerek száma az útvonalon • összetett metrikák New metric (routing units)

225

9.6-Kbps satellite link 140

9.6-Kbps terrestrial link 56-Kbps satellite link 56-Kbps terrestrial link

90 75 60 30

25%

50% Utilization

75%

100%

ARPANet metrika


22

Hierarchikus routolás

• Routolási szempontból autonóm rendszerek • méretezhetőség • adminisztráció • Intra-AS routolás • Inter-AS routolás Inter-AS routolás

C.b

a

C

Hoszt h1

b

B.a

A.a A.c a

d c b A Intra-AS routolás

a

c B

b

Hoszt h2

Intra-AS routolás


23

Torlódás Forrás 1 10-M

bps

Ethe

rnet

Router 1.5-Mbps T1 link

Forrás 2

1

bp 00-M

s FD

Cél

DI

Sikeresen továbbított csomagok

Torlódás

Elméleti Kívánatos

Valódi

Hálózatba berakott csomagok

Router viselkedése terheléskor


24

Hálózatok összekapcsolása

• Hálózatok különbözősége • Protokoll tunneling • Csomagok fragmentációja • traszparens, nem transzparens Hálózat 1

R1

Internetwork

Protokoll tunneling

R2

Hálózat 2


25

Az ARPANet tervezési elvei

• Megbízható működés • Egyszerűség • Egyértelmű megoldások • Modularitás kihasználása • Heterogenitás feltételezése • Statikus paraméterek alkalmazásának elkerülése • Kellően jó megoldás már megfelel • Méretezhetőség • Teljesítmény és költségek összevetése


26

Hosztok az Interneten is illustrated in Figure 0.18 which shows the number of hosts connected to the Internet since the early 1980s.

100000000 10000000 1000000 100000 10000

Aug-01

Aug-99

Aug-97

Aug-95

Aug-93

Aug-91

Aug-89

Aug-87

Aug-85

100

Aug-83

1000

Aug-81

Number of Hosts on the Internet

1000000000

Figure 0.18. Growth of the Internet since the 1980s. The data is based on the Internet Domain Survey by the Internet Software Consortium

3.2.

Infrastructure of the Internet


27

A korai Internet szerkezete

NSFNET backbone

Stanford BARRNET regional Berkeley

PARC

UNM UA

MidNet regional

…

Westnet regional NCAR

ISU

UNL

KU


28

Az Internet mai szerkezete Large corporation “Consumer ” ISP Peering point

Backbone service provider

“ Consumer” ISP Large corporation Small corporation

“Consumer”ISP

Peering point


29

Az IP protokoll Szállítási réteg: TCP, UDP

Hálózati réteg

IP protokoll •Címzés •Csomag formátum •Csomag kezelés

Routolási protokollok •útvonal választás •RIP, OSPF, BGP

ARP protokoll •IP cím MAC cím összerendelés

routolási tábla

ICMP protokoll •hiba jelzés •router “signaling”

Adatkapcsolati réteg Fizikai réteg


30

IP címek (IPv4)

• IP cím • 32 bit • dotted-decimal notation • hosztok, router interfészek 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223

1

1

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.3.1

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

223.1.3.2

1


31

IP címek (folyt.) • •

IP cím hálózat címrész (magas helyiértékű bitek) hoszt címrész (alacsony helyiértékű bitek) hálózat IP cím szempontból azonos hálózati címrész router nélkül elérhető eszközök ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

• • • •

•

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.2.1 223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

LAN 223.1.3.1

223.1.3.2

pl. 24 bites hálózati címek


32

Hálózat címek

• Cím hoszt részén 0-k 223.1.1.2

223.1.1.1

Hálózat címek: 223.1.1.0/24 223.1.2.0/24 233.1.3.0/24 233.1.7.0/24 233.1.8.0/24 233.1.9.0/24

223.1.1.4

223.1.1.3 223.1.9.2

223.1.7.2

223.1.9.1 223.1.8.1 223.1.2.6 223.1.2.1

223.1.8.2

223.1.7.1

223.1.3.27

223.1.2.2 223.1.3.1

223.1.3.2


33

IP és MAC Transmit IP datagrams

write to IP input queue

Yes

Receive IP datagrams

IP module

Is the IP destination address a multicast or broadcast address?

Ethernet driver

No loopback driver

Yes

IP datagram

Is the IP destination address local? No MAC address of destination or gateway known?

No: send/ receive ARP packet

ARP packet

Yes

build Ethernet frame

to MAC layer

ARP

demultiplex Ethernet frame

from MAC layer

Figure 2.6. Ethernet and loopback device drivers (from W. Stevens: TCP/IP Illustrated, Volume 1).

When a datagram is transmitted it can be processed by either, the loopback driver, or the


34

Címfeloldás

• IP cím -> Ethernet MAC cím • ARP request (IP cím) broadcast • ARP response (Ethernet cím) • ARP tábla • < IP address; MAC address; TTL>


35

Címosztályok Osztály A

0 network

B

10

C

110

D

1110

1.0.0.0 to 126.255.255.255

host

network

128.0.0.0 to 191.255.255.255

host

network multicast address

32 bit

host

192.0.0.0 to 223.255.255.255 224.0.0.0 to 239.255.255.255


36

Címosztályok (folyt.)

• Speciális címek • összes hoszt a hálózaton (broadcast)

• x.x.x.255 (C-oszt.)

• hoszt ezen a hálózaton (BootP) • 0.0.0.x (C-oszt.) • internal loopback • 127.0.0.1 (0.0.0.0) • lo0 interfész


37

Alhálózatok (subnetting)

• Problémák • IP címigénylés a hálózatokhoz • Routolási táblázatok mérete • Megoldás • újabb szint bevezetése a címzési hierarchiába

• alhálózatok


38

Subnet mask Network number

Host number

B osztályú cím 111111111111111111111111

00000000

Subnet mask (255.255.255.0) Network number

Subnet ID

Alhálózatos cím

Host ID


39

Subnettelés példa Subnet mask: 255.255.255.128 Alhálózat: 128.96.34.0 128.96.34.15 128.96.34.1

H1

R1 Subnet mask: 255.255.255.128 Alhálózat: 128.96.34.128

128.96.34.130

128.96.34.139

128.96.34.129

H2

R2 H3 128.96.33.14

128.96.33.1

Subnet mask: 255.255.255.0 Alhálózat: 128.96.33.0


40

Subnetelés és proxy ARP

• IP router válaszol az ARP kérdésre Argon

Neon Router137 128.143.137.144/16

128.143.137.1/16 00:e0:f9:23:a8:20

128.143.0.0/16 Subnet

128.143.71.1/24

128.143.171.21/24 00:20:af:03:98:28

128.143.71.0/24 Subnet

ARP Request: What is the MAC address of 128.143.71.21? ARP Reply: The MAC address of 128.143.71.21 is 00:e0:f9:23:a8:20

Figure 2.10. Proxy ARP.

3. The Internet Protocol (IP) The Internet Protocol (IP) carries IP datagrams from a source to a destination across a path of


41

Osztályok nélküli routolás

• CIDR • tetszőleges hosszúságú hálózati címrész • címzés a.b.c.d/x • x bit hosszúságú hálózati címrész

network part

host part

11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23


42

Osztályok nélküli routolás (folyt.)

• útvonal aggregálás • longest prefix match szervezet 0

200.23.16.0/23 200.23.16.0/20

szervezet 2

200.23.20.0/23

szervezet 7

. . .

. . .

ISP1 Internet

200.23.30.0/23 ISP2 szervezet 1

200.23.18.0/23

199.31.0.0/16 200.23.18.0/23


43

DHCP

• DHCP szerver • DHCPDISCOVER broadcast • relay agent Unicast to server

DHCP relay Broadcast

Host

Hálózatok

DHCP server


44

DHCP (folyt.) DHCP szerver: 223.1.2.5 DHCP discover src : 0.0.0.0, 68 dest.: 255.255.255.255,67 DHCPDISCOVER yiaddr: 0.0.0.0 transaction ID: 654

DHCP offer src: 223.1.2.5, 67 dest: 223.1.2.4, 68 DHCPOFFER yiaddrr: 223.1.2.4 transaction ID: 654 DHCP server ID: 223.1.2.5 Lifetime: 3600 secs

DHCP request

Idő

src: 0.0.0.0, 68 dest:: 255.255.255.255, 67 DHCPREQUEST yiaddrr: 223.1.2.4 transaction ID: 655 DHCP server ID: 223.1.2.5 Lifetime: 3600 secs

DHCP ACK src: 223.1.2.5, 67 dest: 223.1.2.4, 68 DHCPACK yiaddrr: 223.1.2.4 transaction ID: 655 DHCP server ID: 223.1.2.5 Lifetime: 3600 secs

érkező kliens


45

ICMP

• hálózati réteg

információ csere

• error message • advice message

• ICMP message:

type, code +hibás IP datagram első 8 byte-ja

• ping • traceroute

Type 0 3 3 3 3 3 3 4

Code 0 0 1 2 3 6 7 0

8 9 10 11 12

0 0 0 0 0

description echo reply (ping) dest. network unreachable dest host unreachable dest protocol unreachable dest port unreachable dest network unknown dest host unknown source quench (congestion control - not used) echo request (ping) route advertisement router discovery TTL expired bad IP header


46

IP csomag IP protokoll verzió szám fejléc hossz (32 bites szó) QoS felhasználás élettartam max hop

32 bit ver

head. len

type of service

16-bit identifier time to live

flgs

upper layer

Teljes datagram hossz (byte) length fragment offset

szekvenciaszám fragmentálás

Internet checksum

32 bit source IP address demultiplexálás

32 bit destination IP address Options (if any)

data (variable length, typically a TCP or UDP segment)

kiegészítő fejléc


47

IP fragmentáció

• különböző MTU • reassembly csak a célnál length ID fragflag offset =4000 =x =0 =0

length =1500

ID fragflag offset =x =1 =0

length =1500


length =1040


reassembly


48

Routolási táblák Dest. Net. next router Nhops 223.1.1 223.1.2 223.1.3

223.1.1.4 223.1.1.4

1 2 2

223.1.1 223.1.2 223.1.3

A 223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.4

223.1.2.1 223.1.2.9

B 223.1.1.3 223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.2.2 223.1.3.2

Dest. next network router Nhops interface

E

-

1 1 1

223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.3.27


49

Routolási táblák (pl.) Routing tables Destination

Gateway

Flags

Refs

Route Tree for Protocol Family 2 (Internet): default 193.224.128.9 UGc 0 12.129.192.150 193.224.128.9 UGHW 0 24.25.227.66 193.224.128.9 UGHW 0 24.123.17.58 193.224.128.9 UGHW 1 24.226.10.16 193.224.128.9 UGHW 0 38.117.174.2 193.224.128.9 UGHW 0 61.148.215.125 193.224.128.9 UGHW 1 62.26.220.12 193.224.128.9 UGHW 0 62.80.80.10 193.224.128.9 UGHW 0 62.112.217.197 193.224.128.9 UGHW 1 62.112.223.75 193.224.128.9 UGHW 0 62.218.24.196 193.224.128.9 UGHW 0 63.211.17.228 193.224.128.9 UGHW 1 63.215.198.79 193.224.128.9 UGHW 0 63.215.241.225 193.224.128.9 UGHW 0 63.219.179.221 193.224.128.9 UGHW 1 63.219.179.222 193.224.128.9 UGHW 0 63.246.128.180 193.224.128.9 UGHW 0 63.246.128.182 193.224.128.9 UGHW 0

netstat -r

Use 0 2 2 116 8 1 7 3 3 1964 9 3 4 8 1218 2 2 6664 6903

If en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0 en0

PMTU -

Exp -

-

-

-

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1

Groups


50

IP csomag továbbítása

configured. With dynamic routing, the route calculation is performed by a routing protocol. A routing protocol implements a distributed algorit hm where routers exchange information to calculate the best possible paths between hosts, most often, using a shortest path algorithm. This chapter covers IP forwarding and static routing. Dynamic routing is discussed in Chapter 4. Routing Protocol

Static routing

UDP

TCP

Demultiplex Yes routing table

Lookup next hop

Yes

IP forwarding enabled?

No

Destination address local?

No

IP module

Send datagram

Discard

Input queue

Data Link Layer Figure 3.4. Processing an IP datagram in an IP module.

1.2.

IP Forwarding

The processing of an IP datagram at a host or a router is almost identical, with the exception that IP forwarding is enabled on routers, but disabled on hosts. Having IP forwarding disabled means that a host only transmits an IP datagram if the payload of this datagram is locally


51

Routolási alapalgoritmus


52

...részletek Ipaddr netnum(IPaddr ipa){ IPaddrmask = ~0; if (IP_CLASSA(ipa)) mask = hl2net(0xff000000); if (IP_CLASSB(ipa)) mask = hl2net(0xffff0000); if (IP_CLASSC(ipa)) mask = hl2net(0xffffff00); return ipa & mask; } Bool netmatch(IPaddr dst, IPaddr net, IPaddr mask, Bool islocal){ if ((dst & mask) != (net & mask)) return FALSE; /* local srcs should only match unicast addresses (host routes) */ if (islocal) if (isbrc(dst) || IP_CLASSD(dst)) return mask != ip_maskall; return TRUE; }

#defineIP_CLASSA(x)(((x) #defineIP_CLASSB(x)(((x) #defineIP_CLASSC(x)(((x) #defineIP_CLASSD(x)(((x)

& & & &

0x80) 0xc0) 0xe0) 0xf0)

== == == ==

0x00)/* 0x80)/* 0xc0)/* 0xe0)/*

IP IP IP IP

Class Class Class Class

A B C D

address*/ address*/ address*/ address*/


53

...további részletek struct route * rtget(IPaddr dest, Bool local){ struct route *prt; int hv; if (!Route.ri_valid) rtinit(); wait(Route.ri_mutex); hv = rthash(dest); for (prt=rttable[hv]; prt; prt=prt->rt_next) { if (prt->rt_ttl <= 0) continue;/* route has expired */ if (netmatch(dest, prt->rt_net, prt->rt_mask, local)) if (prt->rt_metric < RTM_INF) break; } if (prt == 0) prt = Route.ri_default;/* may be NULL too... */ if (prt != 0 && prt->rt_metric >= RTM_INF) prt = 0; if (prt) { prt->rt_refcnt++; prt->rt_usecnt++; } signal(Route.ri_mutex); return prt; }


54

...további részletek

struct route { Ipaddr rt_net;/* network address for this route*/ Ipaddr rt_mask;/* mask for this route*/ Ipaddr rt_gw;/* next IP hop*/ u_short rt_metric;/* distance metric*/ u_short rt_ifnum;/* interface number*/ short rt_key;/* sort key*/ short rt_ttl;/* time to live(seconds)*/ struct route *rt_next;/* next entry for this hash value*/ /* stats */ int rt_refcnt;/* current reference count*/ int rt_usecnt;/* total use count so far*/ };


55

Forrás routolás

• Forrás befolyásolja a csomag vagy a válasz útvonalát • optimális útvonal • diagnosztika • rosszindulatú kihasználás • IP opció • loose source routing • strict source routing


56

ICMP és routolás solicitations, and, in addition, send advertisements periodically without having received a solicitation, about once every five to ten minutes. The ICMP route redirect message is sent by a router to a host when this host has made a poor routing decision. Specifically, a router sends an ICMP route redirect message to the source IP address of a datagram, when the router forwards the datagram on the same network on which the datagram was received. Such a situation is undesirable since, the datagram is transmitted twice over the same network. The situation could be avoided if the source of the datagram selected a different next hop. The ICMP route redirect message sent by the router contains the routing table entry that should be used by the host. When a host receives an ICMP route redirect, it immediately updates its routing table. ICMP route redirect messages are a useful mechanism for hosts which only have a default route in their routing table, but are located on a network with multiple routers. With ICMP route redirect, such hosts can learn about additional routes without the need for a routing protocol.

• ICMP router solicitation • ICMP router advertisement • ICMP route redirect R2

R1 (2) IP datagram

Destination Next Hop 10.1.0.0/24 R1 …

(3) ICMP redirect (1) IP datagram

Ethernet

H1

Destination Next Hop 10.1.0.0/24 R2 …

Figure 3.8. Scenario with an ICMP Redirect message.

A scenario of an ICMP route redirect is shown in Figure 3.8. The figure shows an Ethernet


57

Intra-AS routolás

• RIP: Routing Information Protocol • OSPF: Open Shortest Path First • IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco proprietary)


58

RIP (Routing Information Protocol)

• 4.3 BSD • interior gateway protocol • infinity=16 -> max. 15 hop • hálózatok távolsága • update üzenetek 30 sec • RIPv2


59

RIP (folyt.)

• távolság vektor routolás • költs(R,G)+költs(G,D)

60

Routolási tábla frissítése int rtadd(IPaddr net, IPaddr mask, IPaddr gw, unsigned metric,unsigned intf, unsigned ttl){ … if (isdup) { struct route *tmprt; if (srt->rt_gw == prt->rt_gw) {/* just update the existing route */ if (dorip) { srt->rt_ttl = ttl; if (srt->rt_metric != metric) { if (metric == RTM_INF) srt->rt_ttl = RIPZTIME; send(rippid, 0); } } srt->rt_metric = metric; RTFREE(prt); signal(Route.ri_mutex); return OK; }/* else, someone else has a route there... */ if (srt->rt_metric <= prt->rt_metric) { /* no better off to change; drop the new one */ RTFREE(prt); signal(Route.ri_mutex); return OK; } … }


61

RIP (folyt.)

• RIP csomagok • Request • összes út vagy specifikus • indulás, time-out • Response • periodikusan (30 sec) • kérdésre válaszul • routolási tábla változásakor


62

RIP (folyt.)

• IP címek • maszk nélkül (címosztályok default maszkjai) • feltételezett maszkok kezelése a routerben • default route • host route • Metrika • max 16 • hop count


63

•

RIP (folyt.) Ha valahonnan 180 sec-ig nem jön update --> link halott rajta átvezető utak érvénytelenek új hírdetés a szomszédoknak szomszédok is tovább hírdetnek, ha változnak a tábláik link megszűnése elterjed a hálózatban poison reverse a ping-pong hurkok megelőzésére split horizon: útvonal frissítés esetén az interfészre a rajta keresztül kapott utat nem hírdeti split horizon with poison reverse: útvonal frissítés esetén az interfészre a rajta keresztül kapott utat végtelen metrikával hírdeti

• • • • •

• •


64

RIP működési mechanizmusa

• hírdetések UDP csomagban periódikusan


65

OSPF (Open Shortest Path First)

• Interior Gateway Protocol • Password authentikáció • info továbbítás: OSPF protokoll IP fölött • További hierarchia bontás • area • Terhelés elosztás • multiple routes with same cost • Link típus • network, router

Area 3 Area 1 Area 0 R9 R7 R3 R8 R1 R4 R2 Area 2 R6 R5


66

OSPF hierarchikus routolás

• Két szintű hierarchia: local area, backbone. • Kapcsolat-állapot hírdetés csak areaban • részletes információk a saját arearól; irány más areakban lévő hálózatok felé • Area border routers: • több areahoz kapcsolódik • saját areaban lévő hálózatok távolságának hírdetése a többi Area Border routernek Backbone routers: routolás csak backbone-on AS boundary routers: kapcsolat más AS-ek felé

• • • •


67

OSPF hírdetések • • • • •

Router link point-to-point szomszédság arean belüli árasztás Network link LAN designated router a LAN routerjeit arean belül Network summary link külső AS információk az area border routertől az arean belülre AS boundary router summary AS boundary router információk egy arean belülre AS external link border routerek az AS-en kívüli linkeket minden routernek az AS-ben

• • • • •


68

OSPF üzenetek

• hello • szomszédok között, subnet maszk, opciók • database description • master/slave per link, LS ID • link state request • LS ID • link state update • LS hírdetés • link state acknowledgement • csak fejléc


69

Inter-AS routolás

• BGP • Path vector protocol • hasonló a distance vector routoláshoz • teljes útvonalak hírdetése Path (X,Z) = X,Y1,Y2,Y3,…,Z R4 R5

R3

AS1

BGP AS2

(RIP intra-AS routing)

BGP R1

R2

(OSPF intra-AS routing)

AS3 (OSPF intra-AS routing)


70

BGP

• routolási politika érvényesítése B W

X

A

provider network customer network:

C Y


71

NAT (Network Address Translation)

• IP címtér kimerülése • Privát címek • Külső és belső hálózat • NAT megoldások • statikus • dinamikus • multiplexelt (PAT)


72

Nem regisztrált IP címek

• Range 1: Class A - 10.0.0.0 through 10.255.255.255

• Range 2: Class B - 172.16.0.0 through 172.31.255.255

• Range 3: Class C - 192.168.0.0 through 192.168.255.255

• Link local self assigned addresses

169.254.1.0 through 169.254.254.255


73

IPv6

• Elsődleges motiváció: 32-bites címtér kimerülése 2008-ra

• További motiváció: • gyorsabban feldolgozható fejléc • QoS • IPv6 datagram formátum: • fix 40 byte header • fragmentáció nem megengedett


74

IPv6 csomag 0

4 Version

12 TrafficClass PayloadLen

16

24

31

FlowLabel NextHeader SourceAddress

DestinationAddress

Next header/data

HopLimit


75

IPv6 címzés •

•

128 bites címek 8 16-bites részben megadva, hexa v. decimális pl.: 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370: 7334, 2001:db8::1428:57ab, ::ﬀﬀ:1.2.3.4

• •

Cím típusok unicast anycast interfészek halmaza, legjobb alternatíva multicast link-local multicast egy linken több interfészre

• • • • • •


76

Áttérés IPv6-ra

• Kevert IPv4 IPv6 hálózat • Dual Stack: dual stack routerek protocol translation • Tunneling: IPv6 IPv4 payloadként IPv4 routerek között


77

Multicast routolás

• Vevők csoportja • Alkalmazás • folytonos média streaming • megosztott adatalkalmazások • WWW cache update • interaktív többfelhasználós játékok • Megoldások • multiple unicast • unicast network • hálózati multicast


78

Multicast és a protokollok

unicast applications

multicast applications UDP

TCP IP unicast

IP multicast

Data link

Figure 10.3. Protocol layers for unicast and multicast.

1.2.

IP Multicast Addresses

The range of IP multicast addresses, 224.0.0.0 to 239.255.255.255, corresponds to the Class D addresses in the class-based IP address scheme. These are the addresses that start with “1110”


79

IP multicast

• D oszt. multicast csoport címek • permanent • transient • dinamikus, nyílt csoportok


80

IGMP protokoll

• Internet Group Management Protocol

• host és first/last hop router

IGMP Message types membership query: general

Sent by router

membership query: specific

router

membership report

host

leave group

host

Purpose query multicast groups joined by attached hosts query if specific multicast group joined by attached hosts report host wants to join or is joined to given multicast group report leaving given multicast group


81

Multicast routolás

3.1.

• Shortest path tree • source dependent • Minimum cost tree • NP-teljes számítás

Multicast Routing Algorithms in a Graph S

(a) Network graph

S

S

(b) Shortest-path tree

(c) Minimum-cost tree

Figure 10.11. Objectives of multicast routing.

Before discussing the routing protocols of the Internet in detail, let us look at multicast routing


82

Multicast routolás (folyt.)

•

B

Source

Kapcsolat állapot multicast multicast fa a forrásoktól a csoporttagokhoz

A

R1

R2

R3

•

R4

C

A

R1

R7

Source

R2

R3

R4

C

R1

R6

B

B

A

R5

R5

R6

R7

R2

B

R3

R4

R5 A

C

R6

R7

R1

R2

R3

R4

C Source

R6

R5

R7


83


• Source based tree • Core based tree • Reverse path forwarding • RPF interface (up stream) • out going interfaces • flood-and-prune

An arriving multicast packet must match the source address and the group address in an (S, G) entry, and the group address in an (*, G) entry. If there are matches for both (S, G) and (*, G) entries, the (S, G) entries take preference. When a match is found in the routing table, the router verifies that the packet arrived on the incoming interface listed in the incoming interface column Hálózati rétegofés the routing table. This is called an RPF check. If an RPF check is successful, one copy of the útvonalválasztás datagram is forwarded on each interface listed in the outgoing interface list. If there is no match in the routing table or if the RPF check failed, the packet is discarded. 84


Source IP address

Multicast group

Incoming interface (RPF interface)

Outgoing interface list

S1

G1

I1

I2, I3

G2

I2

I1, I3

*

Figure 10.13. General structure of a multicast routing table.

3.3.

Source-based trees H1 H1 Source Source

R1 R1 R3 R3

R2 R2

H2 H2

The second phase of the flood-and-prune method ensures datagrams are delivered to a router only if the router is on a path to a multicast group member. This second phase is called pruning H1 receives a multicast packet on an interface that is not and works as follows. Whenever, a router Source the RPF interface, the router sends a prune message on that interface. A router sends a prune message on its RPF interface if it is not connected to a LAN with group members and one of the following holds: (1) the router does not have a downstream neighbor in the distribution tree, or (2) the router has received prune messages R1 from all downstream neighbors. When a router receives a prune message for an (S, G) entry on an interface, R3 it stops forwarding multicast packets for group G fromR2source S on that interface. H2 R4

R4 R4

R5 R5 R6 R6

R7 R7

H3 H3

R8 R8

joined joined

H4 H4

H5 H5

joined joined

Figure 10.14.Figure Multicast group with RPF forwarding tree. 10.15. Flood-and-prune.

Figure 10.16 illustrates the transmission of prune messages. R2 sends a prune message to R4 since the packet from R4 is not the RPF for source H1. R8 sends a prune message because it does not have a R5group member in its local network, and it also does not have downstream R6 neighbors. The prune message from R6 to R3 is sent because R6 has received prune messages from all downstream neighbors. R7

H1H1

H1 We illustrate the construction of a source-based tree for the network shown in Figure 10.14. Source Each host is connected to a router via an Ethernet network and routers are connected by pointto-point links. H1 is the source of a multicast group and hosts H3 and H4 are receivers that have joined the multicast group. The arrows in the figure indicate the reverse shortest paths for all routers in the network. Data transmissions R1 in the source-based distribution tree for H1 follow R2

Pru ne

P ru

P ru n e

R7R7P rune

H3H3

R8R8

joined joined

joined

H4 joined

Figure 10.16. Prune messages.

H5

H4H4 joined joined

Figure 10.16. Prune Figure 10.17. Graftmessages. messages.

0.17 0.16

0.16

R6R6 Graft

Pr u n e

Prune

R8

a ft Gr ne

R7 P rune H3

e

e Pr u n

Pr u ne

Prune

Pr u n e

R6

H2H2 P run

ne Pr u

R5R5

P ru n e

ne

P ru ne

R4R4

e Pru n

u Pr

P rune

R3R3

Pru ne

P ru

ne

P ru ne

e Pr u n

Pr u ne

ne

e P run

ne Pr u

R5

e Pru n

R1R1 R2R2

H2

u Pr

P rune

R4

Source Source

R3

0.14

R8

H3

As a result of pruning, routers receive multicast messages only if they have group members in joined their connected LANs, or if they are on the reverse shortest path from a multicast group member to the source. Since a multicast group is dynamic and new hosts may join or leave the multicast H4 group, prune message stop the forwarding on an interface only H5 temporarily and reinstate a joined pruned link, and packets are forwarded over a previously pruned link. This may trigger the transmission of another prune message. Figure 10.15. Flood-and-prune.

H5H5 joined


85


• Protocol

Independent Multicast rendezvous pont minden R1 csoporthoz designated router közös és forrás Join specifikus multicast fák R1

• • •

RP

RP Join

R3

R2

R4

R3

R2

R4

Join R5

R1

R5

(a)

(b)

RP

RP

R3

R2

R4

R3

R2 Join

Join R5 (c)

RP = Rendezvous pont Közös fa Forrás-specifikus fa R1-hez

R1

R5 (d)

R4

Hálózati réteg és útvonalválasztás

Recommend Documents