Architetture Avanzate di rete Prof Alfio Lombardo Modulo collegato: Laboratorio di progettazione di reti Prof. Aurelio La Corte

Programma a.a. 05-06 Richiami su Internetworking a livello 2 e 3 Protocolli di routing (RIP, IGRP, OSPF, BGP) Multicast nelle reti IP QoS nelle reti IP Laboratorio: Tecniche per il progetto di reti IP QoS aware MPLS Progetto di un protocollo di comunicazione Laboratorio: Progetto di un protocollo con SDL Livello applicativo e reti sovrapposte

Testi consigliati www.diit.unict.it Mario Baldi, Pietro Nicoletti: Internetworking – Mc graw-Hill Tiziano Tofoni: MPLS – Hoepli www.diit.unict.it Raccolta Lucidi Commentati Dispensa di telematica

Internetworking La possibilità di scambiare informazioni tra sistemi di utente (end-system) collegati a reti differenti Host 802.5 LAN Multiprotocol router SNA WAN M M 802.3 LAN 802.3 LAN 802.3 LAN B M X.25 WAN M 802.3 LAN Bridge

DISPOSITIVI DI INTERCONNESSIONE Repeaters Bridge / Switch BRouter Multiprotocol Router Transport and Application gateways

Repeaters End system End system hub Repeater Ethernet 802.3 (Doppino) (cavo coax) Livelli superiori Livelli superiori Livello rete Livello rete Livello Data link Livello Data link Livello fisico Repeater Livello fisico

Internetworking a livello II Bridge / Switch Internetworking a livello II End system End system Livelli superiori Livelli superiori Livello rete Livello rete LLC LLC Livello Data link Relay MAC MAC MAC MAC Livello fisico Livello fisico Fisico Fisico

Routers Il sistema Internet: Architettura protocolla Internetworking a livello III re Host A Host B application application transport transport Router Router IP IP IP IP network interface network interface network interface network interface I router sono gli apparati di rete che assicurano la interconnessione tra sottoreti con diversa tecnologia di trasporto. Un router riceve un pacchetto da un’interfaccia, controlla l’indirizzo di destinazione e, tramite la tabella di instradamento, o tabella di routing, decide su quale interfaccia inoltrare il pacchetto, a meno che la destinazione non sia il router stesso, nel qual caso i dati vengono passati al protocollo di livello superiore di competenza. Un router esegue l’operazione di instradamento a livello 3 del modello di riferimento OSI. In figura è mostrato il percorso e le elaborazioni, in relazione alle pile protocollari, di un pacchetto trasmesso da una macchina attestata sulla rete 1 verso una macchina attestata sulla rete 3. I router sono invisibili all’utente, che vede internet come fosse un’unica rete, ed indirizza direttamente l’elaboratore di destinazione. C’è da notare, invece, che il software di instradamento (IP) è necessario su ogni macchina collegata ad Internet, sia essa un PC su una LAN, sia essa un router utilizzato con funzioni di transito fra reti di grandi dimensioni. Si riporta la consistenza della tabella di routing di un host Windows connesso ad una rete locale Ethernet; l’indirizzo dell’interfaccia LAN e’ 195.31.235.238, qualsiasi indirizzo Internet (0.0.0.0) può essere raggiunto attraverso il router di default, collegato alla stessa rete locale fisica ed avente indirizzo 195.31.235.1. Active Routes: Network Netmask Gateway Interface Metric Address Address 0.0.0.0 0.0.0.0 195.31.235.1 195.31.235.238 1 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 195.31.235.0 255.255.255.0 195.31.235.238 195.31.235.238 1 195.31.235.238 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1 195.31.235.255 255.255.255.255 195.31.235.238 195.31.235.238 1 224.0.0.0 224.0.0.0 195.31.235.238 195.31.235.238 1 255.255.255.255 255.255.255.255 195.31.235.238 0.0.0.0 1 rete 1 rete 2 rete 3

Internetworking: l’inoltro dei pacchetti Forwarding (interntw. Level 1, 2, 3): Store and forward Cut-through Accesso alla tabella di routing tramite “longest prefix matching” Routing (interntw. Level 2, 3): By address (IEEE802.1d, IPv4, IPv6, IPX, ISO CLNP) Source routing (Token Ring, opzionalmente IPv4 e IPv6) Label swapping (ATM, Frame relay, X.25, MPLS) Accesso diretto alla tabella di routing

Tipologie di Routing Routing Statico Routing Dinamico: Centralizzato Isolato Distribuito

Internetworking a livello 2 Routing isolato basato sulle informazioni presenti nella trama di livello 2 Uno switch/bridge deve: Analizzare l’indirizzo nella trama e decidere l’interfaccia di uscita L’internetworking viene usualmente fatto tra reti con tecnologia di livello 2 omogenea Operazioni molto semplici e veloci Gli switch/bridge non necessitano di configurazione (apparati plug and play)

Internetworking a livello 3 Routing distribuito basato sulle informazioni nel pacchetto di livello 3 Un router deve: Estrarre il pacchetto dalla trama Analizzare il pacchetto e decidere l’interfaccia di uscita Creare una nuova trama di livello 2 L’internetworking viene fatto anche tra reti con tecnologia di livello 2 eterogenee La decisione di routing puo’ utilizzare tutte le informazioni presenti nel pacchetto

Internetworking a livello 2: Transparent Bridging (IEEE802.1d) La decisione di inoltro viene presa sulla base dell’indirizzo di destinazione di livello 2 Utilizza tecniche di Store and Forward (Cut Through su apparati proprietari) Processo di bridging Processo di Spanning Tree forwarding learning Filtering database

Filtering database Brouter Cisco 2503a 2503a#show bridge Total of 900 station blocks, 291 free Bridge group 1: Address Action Interface Age Rx Count Tx count 0800.2b31.bcbc forward Ethernet0 0 2 0 5254.abdd.2929 forward Ethernet0 4 1 0 0000.0404.0101 forward Ethernet0 3 4 0 0800.2b3b.0b08 forward Ethernet0 1 3 0 0800.2b36.0b08 forward Ethernet0 2 2 0 0800.2b31.bcbc forward Ethernet0 3 5 0 0800.2b1b.aaae forward Ethernet0 1 1 0 0800.2c31.83bc forward Ethernet0 5 3 0 0800.3d30.02bc forward Ethernet0 0 2 0 0020.afb6.8084 forward Ethernet0 1 4 0 0020.afc6.8387 forward Ethernet0 0 2 0

Processo di forwarding Ricezione trama porta x no No errori trama scartata si no Porta x: forwarding trama scartata si Destinazione di x nel FILTERING d.b.? Inoltra trama su tutte le porte tranne x Flooding no si Destinazione sulla stessa LAN? si trama scartata no Inoltra trama sulla porta corretta a Sottoprocesso di learning

Sottorocesso di learning processo di forwarding Indirizzo MAC sorgente nella trama nel filtering d.b. no Aggiungi Indirizzo MAC nel filtering d.b., associa la porta di rx, azzera age a si Porta di ricezione uguale a quella associata nel filtering d.b. no Aggiorna porta associata all’ indirizzo MAC con quella di rx, azzera ageing timer si Azzera ageing timer Fine processo

Flooding 1 2 bridge 3 LAN A LAN B LAN C Comp. 1 08 00 2b 16 50 a0 port Ageing time Indirizzo 1 08 00 2b 16 50 a0 0 1 2 bridge 3 LAN B Comp. 3 08 00 5a 10 40 e1 LAN C Comp. 5 08 00 2b c4 c6 aa Comp. 4 08 00 5a 10 40 e1

Inoltro selettivo sulla porta 1 1 2 bridge 3 LAN A LAN B LAN C Comp. 1 08 00 2b 16 50 a0 Comp. 2 08 00 2b 20 10 56 LAN A port Ageing time Indirizzo 08 00 2b 16 50 a0 5 1 2 3 08 00 2b c4 e6 aa 0 bridge 3 LAN B Comp. 3 08 00 5a 10 40 e1 LAN C Comp. 5 08 00 2b c4 c6 aa Comp. 4 08 00 5a 10 40 e1

Pacchetto scartato 1 2 bridge 3 LAN A LAN B LAN C Comp. 1 08 00 2b 16 50 a0 Comp. 2 08 00 2b 20 10 56 LAN A port Ageing time Indirizzo 08 00 2b 16 50 a0 12 08 00 2b c4 c6 aa 7 1 2 bridge 1 08 00 2b 20 10 56 0 3 LAN B Comp. 3 08 00 5a 10 40 e1 LAN C Comp. 5 08 00 2b c4 c6 aa Comp. 4 08 00 5a 10 40 e1

Spostamento computer 1 2 bridge 3 LAN A LAN B LAN C Comp. 5 08 00 2b c4 c6 aa Spostamento computer (Pacchetto scartato) Comp. 1 08 00 2b 16 50 a0 Comp. 2 08 00 2b 20 10 56 port Ageing time Indirizzo LAN A 08 00 2b 16 50 a0 40 08 00 2b c4 c6 aa 25 1 08 00 2b 20 10 56 18 1 08 00 2b c4 c6 aa 0 1 2 bridge 3 LAN B Comp. 3 08 00 5a 10 40 e1 LAN C Comp. 4 08 00 5a 10 40 e1

Spostamento computer 1 2 bridge 3 LAN A LAN B LAN C Comp. 2 (Inoltro sulla porta errata) Comp. 1 08 00 2b 16 50 a0 LAN A port Ageing time Indirizzo 08 00 2b 16 50 a0 40 08 00 2b c4 e6 aa 25 08 00 2b 20 10 56 18 1 2 bridge 2 08 00 5a 10 40 e1 0 3 LAN B Comp. 3 08 00 5a 10 40 e1 LAN C Comp. 5 08 00 2b c4 c6 aa Comp. 4 08 00 5a 10 40 e1 Comp. 2 08 00 2b 20 10 56

Processo di Spanning Tree Trasforma una rete magliata in una rete ad albero eliminando i loop Bridge 1: Bp=32768 08 00 2b 51 11 21 LAN 1 LAN 2 Bridge 2:Bp=32768 00 00 2c 10 a0 30 Bridge 5:Bp=32768 08 00 2b 10 15 20 LAN 3 LAN 5 Bridge 4:Bp=32767 08 00 2b aa 50 30 Bridge 3:Bp=32768 00 00 0c 10 15 04 LAN 4

Algoritmo di Spanning Tree Elezione del root bridge Selezione della root port: stabilisce quale porta del bridge usare per ricevere dal root bridge le BPDU necessarie al passo successivo Selezione delle designed port stabilisce quale tra le porte dei vari bridge collegati ad una LAN è designata per inoltrare e ricevere i pacchetti della LAN Utilizza le Bridge Protocol Data Units (BPDU) trasmesse all’indirizzo Multicast 01 80 C2 00 00 00 (IEEE 802.1d)

Bridge Protocol Data Units (BPDU) Bridge 1: Bp=32768 08 00 2b 51 11 21 Bridge 2:Bp=32768 00 00 2c 10 a0 30 Bridge 5:Bp=32768 08 00 2b 10 15 20 Bridge 3:Bp=32768 00 00 0c 10 15 04 Bridge 4:Bp=32767 08 00 2b aa 50 30 LAN 1 LAN 5 LAN 4 LAN 3 LAN 2 Prot id Prot vers. id BPDU type flags Root id: Bridge priority+ Root Bridge MAC adr. Root path cost Bridge id: Bridge priority+ Bridge MAC adr. Port id: Port priority+ Port Number. BPDU MAC frame Message age Max age Hello time Forward delay

Bridge remoti End system End system LAN 1 LAN 2 Fisico Fisico Fisico Livello fisico rete Livelli superiori MAC LLC Livello fisico rete Livelli superiori MAC LLC Fisico PPP/ HDLC MAC Relay Relay MAC MAC PPP/ HDLC Fisico Fisico LAN 1 LAN 2 Connessione punto punto Flag PPP address control Prot. MAC header Info FCS

Protocolli di linea utilizzati su reti C.C e CDN: HDLC PPP consolle V.24 V.35 Modem alta vel Bridge/Router Interfacce seriali asincrone Interfacce seriali sincrone Rete Pubblica C.C./C.P. CDN modem Rete telefonica LAN Protocolli di linea utilizzati su reti C.C e CDN: HDLC PPP