Datakommunikation. Nätskiktet. Routers & routing

Transkript

1 Datakommunikation Nätskiktet Eric Malmström OH 1 Nätskiktet Uppgift förmedla paket från källa/sändare till destination, välja bästa (i någon mening) väg Tjänster till Transportskiktet nättjänster oberoende av nätverksteknologi (handhar skillnader mellan käll-, destinations- och mellanliggande nät) transport skiktet avskärmat från att behöva veta nättopologi nätskiktsadresser ger enhetlig adressering över LAN och WAN OH 2 Page 1

2 Förbindelselös nättjänst för att nätet betraktas som osäkert varje paket sänds för sig, oberoende av andra varje paket har fullständig destinations- (och käll-) adress ändsystemen gör felkontroll (i högre skikt) (komplexitet i datorerna) ingen felkontroll/-rättning i nätet robust, anpassar sig väl till fel och trafik-stockning (congestion) datagramtjänst (som postsystemet) routing tabell visar vägar till destinationer OH 3 Förbindelse-orienterad nättjänst för att nätet borde vara (tillräckligt) säker sändande process etablerar förbindelse till mottagande QoS förhandlas virtuell förbindelse över nätet (som telefonin) förbindelse identifieras av VC nummer paket levereras i ordning felkontroll (och komplexitet) i nätet paket routas baserat på VC nummer VC mappningstabell OH 4 Page 2

3 Routing (vägvals-) algoritmer skall säkerställa att bästa väg väljs för paketförmedlingen bestämmer vilken ut-port som skall användas för att sända till specifik destination förbindelselös tjänst: beslut per paket förbindelseorienterad: beslut vid etablering av förbindelse Icke-adaptiv (statisk) routing: vägval/routing definierat/konfigurerat off-line i förväg Adaptiv (dynamisk) routing: routing förändras och anpassas till förändringar i nätet OH 5 Routing algoritmer - 2 Statisk default route (om bara en enda väg) shortest path (Dijkstra): kalkylera routing tabell flow-based routing: analysera trafikflöden och kalkylera optimalt vägval Dynamisk distans vektor: utbyte av info med grannar länkstatus: info från alla routrar i nätet hierarkisk routing: uppdelat i regioner/areor OH 6 Page 3

4 Routing Protokoll karaktäristik Routing protokollens uppgifter skapa routing (vägvals-) tabeller annonsera nätinformation Punkter att begrunda vid val av routingprotokoll logisk nättopologi adressering och route summering vägval konvergering säkerhet OH 7 Routing protokoll - vägval skall kalkylera bästa väg till alla kända destinationer och skapa routingtabell olika routing protokoll använder olika egenskaper/ metrics på vägar för beräkning av kostnad för väg väg med lägst kostnad hamnar i routingtabell lastdelning alternativa vägar med lika kostnad alternativa vägar med olika kostnad per paket (tyngre för router) eller per destination Obs! Brandvägg ==> bara 1 destination OH 8 Page 4

5 Routing Prot - route summering Routingprotokoll skall kunna aggregera nätinformation minskar antalet entries i routing tabellen minskar lasten och minnesbehov i routern /16 = 256 st C-nät / /24 absolut måste i Internet backbone nät delas ut i block av C-nät till ISPer 1 entry per 256 C-nät amerikanska operatörer routar inte mindre block än 32 st C-nät OH 9 CIDR - Classless Interdomain Routing Internet /17 Internet operatör / / / Företag A Organisation B Företag X OH 10 Page 5

6 Routing Protokoll - topologi Vissa routingprotokoll ställer krav på hierarki, uppdelning av nät i logiska routing areor (OSPF, IS-IS) varje area kör egen kopia av routing protokollet, en routingtabell per area arean begränsar antalet routrar och nät som berörs Fördel: minskar arbetet för routrarna Nackdel: kräver design av logiskt routingnät OH 11 Distance Vector protokoll varje router skickar regelbundet en kopia av sin routingtabell till sina närmaste grannar utskicket innehåller: nät & avstånd router som mottar routingtabell jämför med sin egen och uppdaterar om tidigare okänt nät kortare väg till känt nät avstånd till nät som nås via avsändaren har ändrats förändringar propagerar långsamt i nätet stora nät ==> mycket routingtrafik OH 12 Page 6

7 Link-State protokoll SPF, Shortest Path First, algoritm varje router har topologisk karta över nätet router testar regelbundet grannens status om grannen svarar på fråga är länkens status "uppe", annars "nere" router sänder regelbundet status på länkar till alla andra routrar routern rapporterar inte vägar, endast länkstatus alla berörda routrar erhåller kopia på meddelandet router använder meddelandet för att uppdatera sin karta om status på länkar förändras kalkyleras routingtabellerna (vägvalsinformationen) om enligt Dijkstra SPA skalar bättre i stora nät än distans-vektor OH 13 Routing areor Uppdelning i areor minimerar routinginformationen i nätet AS Border Area 1 Area 2 Area 3 OH 14 Page 7

8 Distans Vector <-> Link State Belastar inte router cpun Slösar nätkapacitet i stora nät Konvergerar sakta Tungt för routern Sparsam med bandbredd under drift Konvergerar snabbt Kräver mycket minne och bandbredd vid uppstart Måste begränsa antalet grannar OH 15 Routing prot & antal grannar Routing protokoll Antal grannar per router Distans vektor 50 Länk Status 30 Avancerad Distans vektor 30 Källa: Cisco OH 16 Page 8

9 Internetworking - terminologi internet internetworking Internet = hopkopplade nät, nät av nät (inter = mellan) = kommunikation mellan olika nät, konsten att kommunicera mellan nät = globala infrastrukturen för publik IPkommunikation Intranet Extranet = företagsinternt nät och kommunikation baserat på Internet teknologi = kontrollerad kommunikation med begränsat antal samarbetspartners och/eller kunder OH 17 ser världen som adresser med vägar arbetar med nätskiktet i LAN-protokoll protokollberoende mediaoberoende förbindelselös felkontroll på högre skikt kan fragmentera paket bättre felisolering än bryggor, brandvägg administrativa fördelar bättre filtreringsfunktioner OH 18 Page 9

10 , forts En router väljer bästa väg (route) för datapaket baserat på destinationens nätadress Varje paket (datagram) in till routern hanteras oberoende av alla andra paket Varje router längs vägen fattar beslut om hur paketet skall skickas vidare (next-hop) Beslutet baseras på information i routingtabeller Routingtabellerna uppdateras dynamiskt via routing protokoll eller konfigureras statiskt Dest. adress Nästa hopp OH 19 Internet arkitektur AS AS I I I IGP-1 IGP-2 I E EGP E I I E = Intern router (interior gateway) = Extern router (exterior gateway) AS = Autonomt System OH 20 Page 10

11 Interna routing protokoll IGP - Interior Gateway routing Protocol - sköter routing inom en Administrativ Domän (AD) / Autonomt System (AS) TCP/IP RIP Routing Information Protocol (distans-vektor algoritm; gammal, finns i Unix system) OSPF Open Shortest Path First (link-state algoritm; öppen standard) IGRP Interior Gateway Routing Protocol (cisco distans-vektor, leverantörsspecifik) Integrated IS-IS OSI ISO ES-IS, ISO IS-IS, Integrated IS-IS OH 21 Externa routing protokoll EGP - Exterior Gateway routing Protocol - sköter routing mellan Autonoma System (AS). EGP skall vara "brandvägg" mellan AS. TCP/IP - EGP Exterior Gateway Protocol - BGP Border Gateway Protocol OSI & TCP/IP - ISO IDRP Inter Domain Routing Protocol OH 22 Page 11

12 Routing 435 Nät # Nät # Filtrerande Brygga Nät # Nät #1 224 = Ethernet (MAC) adress 1.4 = Nät adress OH 23 Routing 1.1 till T Nät # Nät # Filtrerande brygga Nät # Nät #1 224 = Ethernet (MAC) adress 1.4 = Nätadress OH 24 Page 12

13 1.4 till T Routing Nät # Nät # Filtrerande brygga Nät # Nät #1 224 = Ethernet (MAC) adress 1.4 = Nätadress OH 25 Routing 1.1 till 2.2 Annat nät ==> via router T C T C Nät # Nät # Filtrerande brygga Nät #2 HDLC C Nät #1 224 = Ethernet (MAC) adress 1.4 = Nätadress OH 26 Page 13

14 OSPF - Open Shortest Path First Internet IGP standard 1990 uppgift: flytta paket så effektivt som möjligt inom AS implementation av länk status protokoll nätet uppdelat i areor, alla kopplade till backbone area (= area 0) beräknar kortaste väg från varje router till alla andra routrar kommunikation mellan routrar genom designated router (ineffektivt med alla-till-alla på LAN) Type Of Service routing med multipla grafer last balansering över multipla lika vägar OH 27 BGP - Border Gateway Protocol Sköter Inter-domän routing mellan Autonoma System Routrar som utbyter information = peers Utbyter routing (nåbarhets-) information med andra AS Routingtabell innehåller AS-path till destinationsnät IBGP inom AS och EBGP mellan AS möjligt att bestämma vilken information som sprids (=implementation av Routing Policy) använder TCP RFC 1771 OH 28 Page 14

15 Vad är peering? GIP Internet Exchange UUNET U.S. U.S. U.K. U.K. GIP UUNET ISP A ISP B ISP C ISP D OH 29 Lokal Peering GIP Internet Exchange UUNET U.S. U.S. U.K. GIP Local Internet Exchange UUNET U.K. ISP A ISP B ISP C ISP D OH 30 Page 15