Laboratorio di Reti Informatiche IP Routing A. Laina

Presentazione sul tema: "Laboratorio di Reti Informatiche IP Routing A. Laina"— Transcript della presentazione:

1 Laboratorio di Reti Informatiche IP Routing A. Laina laina@cisi.unito.it

2 Terminologia IP: Internet Protocol protocollo di comunicazioni tra reti (locali) Routing: da to route instradare (anche ruotare) Ambito Autonomous System (AS, sistema autonomo) insieme di reti gestite da una singola organizzazione ex: GARR Internet: tutte le AS integrate da BGP-4

3 Modalità di routing CIDR Classless Interdomain Routing Network classless Scopo Assegnare network logici alle reti fisiche Distribuire le informazioni per rendere raggiungibile i network

4 LAN ES IS ES

5 LAN a livello 3: 1+ network number (prefissi) prefisso: 32 bits + lunghezza (L) e i bits oltre i primi L messi a 0 ex: 10101100.11110000.01010011.10000000/27 = 172.240.83.128/27 (172.240.83.128 255.255.255.224) Notazione: A.B.C.D/L A, B, C, D { } L { }

6 Prefissi particolari: 127.0.0.0/8 loopback 10.0.0.0/8 privati 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16 239.0.0.0/8 multicast privati 0.0.0.0/0 Internet

7 Supernet (~ aggregato): A.B.C.D /L A.B.C.D/L se L L e i primi L bits sono uguali ex: 172.240.83.0/24 172.240.83.128/27 10101100.11110000.01010011.00000000/24 10101100.11110000.01010011.10000000/27 Subnet (sottorete): A.B.C.D /L A.B.C.D/L se A.B.C.D/L A.B.C.D /L è una relazione dordine parziale

8 Proprietà: 1.0.0.0.0/0 A.B.C.D/L 2. ················ 3. ! A.B.C.D/L come in 2. con L massimo summary network (riassume i prefissi) 4.Non tutti i network IP corrispondono a reti locali (fisiche)

9 172.240.83.128/27 172.240.83.160/27 172.240.83.192/27 172.240.83.128/27 10101100.11110000.01010011.10000000/27 172.240.83.160/27 10101100.11110000.01010011.10100000/27 172.240.83.192/27 10101100.11110000.01010011.11000000/27 summary 172.240.83.128/25 10101100.11110000.01010011.10000000/25

10 Riassumendo prefissi, si diminuisce la quantità di da elaborare. Un router Internet BGP-4 con full routes contiene informazioni per 55000-60000 prefissi. Suddividere un prefisso in prefissi più piccoli permette di delegare la gestione di una sottorete.

11 Indirizzi IP A.B.C.D./L = yy…yy 00…00 network yy…yy 11…11 direct broadcast In un network /L (L 30) si possono assegnare indirizzi IP utilizzabili Indirizzi unicast A {1,…,223} multicast A {224,…,239} Limited broacast 255.255.255.255

12 130.192.197.0/26 AB I PAIPBI PAB 9/3010/3022/29 18/29 17/29 6/30 5/30 1/30 2/30 62/27 33/27 34/27 35/27 60.2/30 Internet (60.1/30)

13 PAI0/300,1,2,3 PBI4/304,5,6,7 PAB8/308,9,10,11 B12/29?12=00001100NO!!! B16/2916,17,…,22,23 (12/30 non usato) A24/27?24=00011000 NO!!! A32/2732,33,…,62,63 (24/29 non usato) 130.192.197.0/26 non è associato ad una LAN fisica ma le riassume tutte.

14 Alcuni trucchi per assegnare i prefissi Assegnare i prefissi in modo progressivo in ordine sempre crescente o sempre decrescente della dimensione dei network Raggruppare prefissi di dimensione inferiore in modo da costituire blocchi di dimensioni simili Se un prefisso contiene N indirizzi (senza –2), il valore numerico deve essere un multiplo di N (in notazione decimale basta considerare solo uno dei 4 numeri e dividere N opportunamente

15 Datagramma IP

16 Ver0100 per IPv4 HLin unità di 32 bits (lw o dw) TOSora chiamato anche DSCP TLenin bytes (max 64K) header + data IDid del dtg, identifica i frammenti Flags(M)ore (F)rag|(D)ont (F)rag|Unused MF=1 su tutti I frammenti tranne ultimo FOin unità di 8 bytes, posizione relativa nel datagramma originale TTLdurata di vita del datagramma Protidentificativo del protocollo in Data ICMP=1, TCP=6, UDP=17, OSPF=89 HCControllo di integrità header Optsezione per opzioni (source routing, trace, timestamps) Paddimensione campo Opt multiplo di 32 bits

17 Frame Ethernet Ethernet II T/L = type (protocollo in data) 802.3 T/L = length (di data) T/L (hex) 0000-05DC 802.3 0800 IPv4 0806 ARP 6004 LAT 8035 RARP MTU IP = 65536 (64K) MTU Eth = 1500 frammentazione per i datagrammi lunghi

18 Dest e Src sono indirizzi MAC 48 bits Conversione indirizzi IP MAC Unicast: protocollo ARP Broadcast: FFFF:FFFF:FFFF Multicast: 0100:5Exx:xxxx 28 bits 23 bits eliminando i primi 5

19 Modulo IP IP Path Determination Forwarding Sorgenti IPDest IP

20 A B I PAIPBI PAB 9/3010/3022/29 18/29 17/29 6/30 5/30 1/30 2/30 62/27 33/27 34/27 35/27 60.2/30 Internet (60.1/30) AP TR NW DL AP TR NW DL AP TR NW DL AP TR NW DL

21 Modulo Path Determination I Ogni modulo IP deve avere unidea più o meno completa di come siano disposti i prefissi. Quella parte del software che si occupa di questo prende il nome di modulo di Path Determination. Costruisce un database, chiamato tabella di routing, che contiene tutte le informazioni messe a disposizione del modulo IP. Per ogni prefisso destinazione, si stabiliscono uno o più percorsi ottimali e si distribuisce (parzialmente) linformazione a tutti i sistemi coinvolti. I precorsi devono essere coerenti tra di loro. Longest Match: una sottorete (prefisso più lungo) ha la precedenza sui suoi supernet

22 Informazione per ogni prefisso: indirizzo next hop interfaccia di uscita Tabella di routing AP TR NW DL lo fisiche

23 Ex: pc con una interfaccia Ethernet quasi sempre anche: La tabella di routing viene costruita mediante varie sorgenti di informazione non necessariamente concordi tra di loro (vince la fonte più attendibile). Ogni fonte può a sua volta dare indicazioni contrastanti. Non ci sono standard per definire laffidabilità delle fonti, ogni fabbricante usa uno schema proprio.

24 Ex: Cisco IOS Attendibilità = Administration distance 0…255 prefissi interfacce attive0 statiche1 EBGP20 EIGRP90 OSPF110 RIP120 IBGP200 sconosciuto255 Prefissi interfacce attive 35/27 35/32lo 32/27eth0

25 Statiche = direzioni configurate manualmente default gateway 35/27 0.0.0.0/062 Si possono usare interfacce al posto del next hop Questi due tipi di sorgenti di informazione sono sufficienti per la maggior parte degli ES ma non per gli IS, tranne i più periferici e meno collegati.

26 Sono sorgenti molto stabili, in certi casi troppo stabili perchè richiedono di intervenire su molti sistemi se si modifica la topologia delle LAN. Non sono le più adatte ad un sistema che compensi automaticamente guasti e nuovi allacciamenti. Ex 35/27 35/32lo 32/27eth0 0.0.0.0/062 ……… 17/29 17/32lo 16/29eth0 0.0.0.0/022 ………

27 A 2/32lo 0/30eth0 9/32lo 8/30eth1 62/32lo 32/27eth2 16/2910 4/301 4/3010 0.0.0.0/01 ………

28 B 6/32lo 4/30eth0 10/32lo 8/30eth1 22/32lo 16/29eth2 32/279 0/305 0/309 0.0.0.0/05 ………

29 Modulo Forwarding Per ogni datagramma, si cerca nella tabella di routing di ogni sistema la coppia (IP nh, if exit ) (if exit = interfaccia di uscita). Si usa il seguente algoritmo con i dati iniziali IP nh = IP dest e if exit = null. 1.IP nh IP/32 2.Costruire la lista (anche vuota) dei supernet con L massimo di 1. esaminando la tabella di routing. 3.Se, ad un supernet, è associata una interfaccia if if exit = if. Se, invece, è associato un IP IP nh = IP e per questa coppia si riparte da 1.

30 Si presentano 3 casi mutuamente esclusivi La lista è vuota. Il datagramma viene scartato e, se è il caso, viene spedito un ICMP a IP sorgente. La lista contiene una singola coppia. Il datagramma viene inviato alla corrispondente interfaccia e da questa ad IP nh senza modificare gli indirizzi dellintestazione. La lista contiene più di una coppia. Se il datagramma è un unicast o un broadcast, viene scelta una coppia e si procede come al punto precedente. Se invece è un multicast, lo si replica su tutte le coppie. Tranne configurazione particolare, un broadcast di livello 2, ricevuto da una interfaccia viene spedito solo ai livelli superiori.

31 Ex: Trasmissione datagramma 35 17, frame Ethernet II Percorso 35 A B 17 Ipotesi ARP: 130.192.197.xy 5555:55AB:CDyx 130.192.197.35 5555:55AB:CD53 130.192.197.2 5555:55AB:CD20 35 IP: S = 35 D = 17 TTL = 64 HC = x 1 E: S = 53 D = 26 FCS = y 1 A IP: S = 35 D = 17 TTL = 63 HC = x 2 E: S = 90 D = 01 FCS = y 2 B IP: S = 35 D = 17 TTL = 62 HC = x 3 E: S = 22 D = 71 FCS = y 3 17

32 Ex: Trasmissione datagramma 35 23 (direct broadcast), frame Ethernet II Percorso 35 A B 23 ARP come esempio precedente 35 IP: S = 35 D = 23 TTL = 64 HC = x 1 E: S = 53 D = 26 FCS = y 1 A IP: S = 35 D = 23 TTL = 63 HC = x 2 E: S = 90 D = 01 FCS = y 2 B IP: S = 35 D = 23 TTL = 62 HC = x 3 E: S = 22 D = FFFF:FFFF:FFFF FCS = y 3 17…22

33 Modulo Path Determination II I sistemi di configurazione manuale non sono ottimali se ci sono cambiamenti di topologia nelle reti. A B I PAIPBI PAB 9/3010/3022/29 6/30 5/30 1/30 2/30 62/27 60.2/30 Interruzione a livello fisico.

34 ABI 2/32 lo6/32 lo60.2/32 lo 0/30 eth04/30 eth060.0/30 eth0 9/32 lo10/32 lo1/32 lo 8/30 eth18/30 eth10/30 eth1 62/32 lo22/32 lo5/32 lo 32/27 eth216/29 eth24/30 eth2 16/29 1032/27 98/30 2 4/30 10/30 58/30 6 4/30 100/30 916/29 6 0.0.0.0/0 10.0.0.0/0 532/27 2 0.0.0.0/0 60.1

35 Protocolli di Routing Sistemi automatici di scambio di informazione dei network. Si accorgono del cambiamento di stato delle interfacce e della reale connettività a livello 2 (keep alive). Le informazioni si propagano a velocità finita tempi di convergenza non nulli (possono essere lunghi) Due famiglie (rispetto allAS): Interno: RIP, (E)IGRP, OSPF, IS-IS Esterno: EGP, BGP-4

36 Terminologia Metrica (metric): valore numerico associato ai prefissi per quantificarne il grado di preferenza. Il significato dipende dal protocollo Convergenza: processo che porta tutti i router ad avere tabelle di routing consistenti (stato stazionario) Tempo di convergenza: il periodo temporale che intercorre mentre il sistema di router passa da uno stato stazionario (e consistente) ad un altro Aggiornamento: metodo con il quale vengono condivise le informazioni sui prefissi

37 RIP e IGRP (R)outing (I)nformation (P)rotocol, standard di Internet (I)nternet (G)ateway (R)outing (P)rotocol, proprietario Cisco Tipo Distance Vector: gli aggiornamenti contengono vettori della forma (distanza, direzione). Aggiornamenti periodici: lintera tabella di routing di ogni singolo router viene spedita periodicamente a tutti i router connessi. I router non sincronizzano gli aggiornamenti tra di loro. RIP 30 sec, IGRP 90 sec.

38 Metrica: RIP numero di hop per raggiungere la destinazione. IGRP combinazione (configurabile) di banda, ritardo, carico e affidabilità di ogni collegamento; si sommano i valori ottenuti per tutti i collegamenti necessari per arrivare al prefisso di destinazione. Durata di vita dei prefissi: ogni riga della tabella di routing a cui non corrisponde una interfaccia sul router stesso, ha una durata di vita finita (di solito tra 3 e 6 aggiornamenti). Se il router non riceve un aggiornamento con informazioni sul prefisso entro questo periodo, la riga viene eliminata, altrimenti la durata di vita viene prorogata. convergenza anche in presenza di guasti.

39 Split horizon (facoltativo): gli aggiornamenti di A verso B non contengono le righe il cui next hop è B (perchè è stato B a comunicare ad A questa informazione). Permette di evitare routing loop semplici. Una variante (split horizon with poisoned reverse) prevede di includere anche questi prefissi ma dichiarandoli irraggiungibili (= distanza infinita). A B

40 Counting to infinity: si considera come distanza infinita un valore finito (RIP 16 hop, IGRP 255 hop). In un loop come sopra linformazione sbagliata viene eliminata quando, dopo successivi aggiornamenti, lhop count raggiunge infinito. CD A B