Rețele Locale de Calculatoare 2Protocoale rutate si protocoale de rutare [601888]

Universitatea P OLITEHNICA Bucure știRețele Locale de Calculatoare
Rutarea
–curs 4 –
26.10.2009
28.10.2009

Rețele Locale de Calculatoare 2Protocoale rutate si protocoale de rutare
•La nivelul retea avem doua clase de protocoale:
–protocoale rutate (routed protocols)
–protocoale de rutare (routing protocols)
•Protocoalele de rutare determina regulile prin care
ruterele schimba informatii despre accesibilitatea
retelelor. In functie de informatiile furnizate de aceste protocoale se construieste tabela de rutare, iar pe baza tabelei de rutare este determinat traseul pe care trebuie trimis fiecare pachet.
–Exemplu : RIP, OSPF, IGRP, EIGRP, IS- IS, BGP
•Protocoalele rutate asigura adresarea (identificarea
nodurilor)
–Exemplu: IP, IPX, Appletalk, DECnet
•Exista protocoale de nivel retea, ce nu ofera suport pentru o schema de adresare ierarhica, din acest motiv fiind nerutabile
–Exemplu: NETBEUI

Rețele Locale de Calculatoare 3Ruter
•Pot fi folosite in LAN- uri sau WAN -uri
–Interconecteaza retelele diferite
–Ofera interfete pentru WAN
•Opereaza la nivelul 3
•2 functii principale
–Determinarea caii
–Comutarea pachetelor
•Mentin tabelele de rutare
–Static (administratorul de retea)
–Dinamic (protocoale de rutare)
•Realizeaza conexiunea dintre diferite standarde de nivel
fizic, legatura de date sau retea

Rețele Locale de Calculatoare 4Router vs. switch
Rutarea si comutarea pachetelor folosesc diferite informatii in
procesul transmiterii datelor de la sursa la destinatie.
Fiecare calculator si interfata multiacces a unui routerului mentine o tabela ARP pentru comunicatia de nivel 2. Tabela ARP este
folositoare doar pentru domeniul de broadcast la care este conectata interfata.
Routerul mai mentine si o tabela de rutare care ii permite sa trimita
date in afara domeniului de broadcast.Ruter Switch
OSI nivel retea nivel legatura de date
Latenta mare mica
Adresa IP MAC
domenii de coliziune limiteaza limiteaza
domenii de broadcast limiteaza extinde
securitate ridicata scazuta

Rețele Locale de Calculatoare 5IP A1 -MAC A1
IP A2 -MAC A2
IP A3 -MAC A3Tabelele unui ruter
A2 B1 A1
e0 e1A3 B2
s0
IP B1 -MAC B1
IP B2 -MAC B2
LAN A – E0
LAN B – E1
0.0.0.0/0 –S0
WAN
In implement ările practice toate intr ările ARP sunt păstrate într -o singură tabelă,
sub forma de asocieri <interfață-IP -MAC>

Rețele Locale de Calculatoare 6Rute
•Orută este o regulă ce cuprinde o parte de identificare și
una de acțiune. Partea de identificare este compusă din
două elemente: adresa rețelei destinație și masca acesteia, în vreme ce partea de acțiune poate fi exprimată prin ambele sau doar unul dintre următoarele elemente: adresa următorului ruter (numită next hop address) și interfața de ieșire din ruter.
•O tabelă de rutare este o listă de rute cu acces
secvențial.
C 172.16.20.0/24 is directly connected, Ethernet0
C 172.16.30.0/24 is directly connected, Ethernet1
R 172.16.10.0/24 [120/1] via 172.16.20.22, Ethernet0

Rețele Locale de Calculatoare 7Tabela de rutare
•Pentru ca ruterele sa poata comuta pachete, ele trebuie
invete unde se afla celelalte retele, aceasta informatie fiind organizata sub forma tabelei de rutare
•Prima sursa pentru tabela de rutare o reprezinta configuratiile de pe propriile interfete, acestea generand rutele direct conectate
•Construirea tabelei de rutare se poate face in doua moduri:
–Static : rutarea se face manual, de catre administratorul retelei;
se foloseste pentru securitate si overhead redus;
–Dinamic : rutarea se face cu ajutorul protocoalelor de rutare
(informatii de la alte rutere)
•Intr-o tabela de rutare putem avea simultan:
–rute direct conectate
–rute dinamice
–rute statice

Rețele Locale de Calculatoare 8Procesul de rutare
•Acest proces este alcatuit din doua mecanisme:
–Determinarea caii optime: este folosita tabela de
rutare;
–Comutarea pachetelor (forwarding): primirea unui
pachet pe o interfata si trimitere lui pe alta.
•Ruterele creeaza tabele de rutare
A B192.1.1.0/24 192.1.2.0/24 192.1.3.0/24destinatie interfata
192.1.1.0 s0
192.1.2.0 s0192.1.3.0 e0

Rețele Locale de Calculatoare 9Tabela de rutare
RTA#show ip route
Codes: C -connected, S – static, I – IGRP, R – RIP, M -mobile, B -BGP
D -EIGRP, EX -EIGRP external, O -OSPF, IA -OSPF inter area
N1 -OSPF NSSA external type 1, N2 -OSPF NSSA external type 2
E1 -OSPF external type 1, E2 – OSPF external type 2, E -EGP
i -IS-IS, L1 -IS-IS level- 1, L2 – IS-IS level- 2, * -candidate default
U -per-user static route, o – ODR
Gateway of last resort is not set
Exista doua modalitati de evaluare a unei rute
oMetrica
oDistanta administrativaA B192.168.2.0/24 172.16.0.0/16 192.168.1.0/24
C10.0.0.0/8
.1 .2 .1 .2 .1 .1e0 s0 s0 s1 s1 e0

Rețele Locale de Calculatoare 10Retele direct conectate
RTA# show ip route
Codes: C -connected,.. <Other codes and gateway information omitted>
C 172.16.0.0/16 is directly connected, Serial0
C 192.168.2.0/24 is directly connected, Ethernet0
RTB# show ip route
Codes: C -connected,.. <Other codes and gateway information omitted>
C 172.16.0.0/16 is directly connected, Serial0
C 192.168.1.0/24 is directly connected, Serial1
RTC# show ip route
Codes: C -connected,.. <Other codes and gateway information omitted>
C 10.0.0.0/8 is directly connected, Ethernet0
C 192.168.1.0/24 is directly connected, Serial1
Ruterele cunosc doar retelele lor direct conectate: nu au nici un protocol de
rutare configurat.A B192.168.2.0/24 172.16.0.0/16 192.168.1.0/24
C10.0.0.0/8
.1 .2 .1 .2 .1 .1e0 s0 s0 s1 s1 e0

Rețele Locale de Calculatoare 11Rute statice
•Nu este necesara configurarea de rute statice pentru
retele direct conectate
•In cazul rutelor statice via legaturi punct la punct se indica specificarea numai a interfetei de iesire, deoarece adresa urmatorului hop nu este folosita in acest caz
•In cazul rutelor statice via retele multiacces (Ethernet) este important sa se precizeze adresa urmatorului hop, doar interfata de iesire nefiind suficient
–acest inconvenient poate fi compensant prin rularea Proxy ARP,
la nivelul urmatorului hop

Rețele Locale de Calculatoare 12Rute implicite
•Toate pachetele care nu au destinatia in tabela de
rutare vor fi trimise pe aceasta ruta
•O ruta implicita este caracterizata de prefixul /0
•Mai poarta denumirea de “quad zero route”
•O astfel de ruta poate fi definita ca si o ruta statica, sau
poate fi generata de un protocol de rutare

Rețele Locale de Calculatoare 13Distanta administrativa
•Distanta administrativa spune cat de “valoroasa” este informatia de
rutare (cu cat mai mica cu atat mai bine)
•Daca ruterul afla doua rute catre aceeasi destinatie, va pune in tabela
de rutare pe cea cu DA mai buna.Tipul de ruta Distanta administrativa
Direct conectata 0
Ruta statica 1
Sumarizare EIGRP 5
BGP extern 20
EIGRP 90
OSPF 110
IS-IS 115
RIP 120
ODR (On Demand Routing) 160
EIGRP extern 170
BGP intern 200
necunoscuta 255

Rețele Locale de Calculatoare 14Funcționarea unui ruter
NuDa
NuDaNu
DaNu
NuDaPrimește pachet
Extrage R prima
ruta din tabelaFie C este interfața pe care
a fost primit pachetul
Fie D este adresa destinație
conținută în pachetIgnoră
pachetul
mască(C)&C =
mască(C)&D
mască(R)&D =
destinație(R)Rescrie adresă de
nivel legătură de date
Mai există rute
în tabelăEste D una
dintre adresele
ruterului
Actualizează tabela
ARPTrimite pachet
către nivelul
superior
Trimite pachet
pe interfața(R )

Rețele Locale de Calculatoare 15Constuirea tabelei de rutare
•Parcurgerea tabelei de rutare se va face secvential, dar
construirea sa nu
•Rutele sunt ordonate in tabela in functie de lungimea masti
•Pentru masti de lungime egala rutele sunt puse in tabela in ordinea cunoasterii lor

Rețele Locale de Calculatoare 16Construirea tabelei de rutare
• Un ruter proaspat rebootat are informatii despre urmatoarele rute:
a. [110/1111] 11.1.7.0/24 S0
b. [100/1166] 11.1.0.0/16S0
c. [110/1111] 11.1.7. 4/32E0
d. [120/3] 11.1.8.0/24 S2
e. [90/12129] 11.1.7.0/24 S1
f. [110/1111] 11.1.7.0/24 S0
Tabela de ruatare va contine doar rutele:
• a, b, c, d, e, f
• a, c, d, f
• b, c, d, e
• a, b, c, d, e
Ordinea rutelor in tabela de rutare va fi:
•c, d, e, b

Rețele Locale de CalculatoareInterfața logică de null
•procesul de rutare poate să fie folosit și în scopul filtrării
pachetelor în funcție de adresa destinație
•o rută ce are precizată drept interfață de ieșire intefața logică de null
•în Unix aceasta este interfață /dev/null
•
pe ruterele Cisco se numește Null0
•ex: 176.15.44.96/26 /dev/null
va opri toate pachetele destinate spațiului de adrese
176.15.44.96/26
17

Rețele Locale de Calculatoare 18Rutare dinamica
•Rutarea dinamica se bazeaza pe folosirea unui
protocol de rutare
•Exista doua clase de protocoale:
–Distance Vector
–Link State

Rețele Locale de Calculatoare 19Protocoale distance -vector
•Pe ruterul A protocolul de rutare transmite tuturor ruterelor vecine o copie a
tabelei de rutare
•Pe ruterul B pachetele de actualizare vor fi comparate cu rutele deja existente in tabela de rutare, iar informatiile noi, sau informatiile cu o distanta administrativa/metrica mai buna vor fi inserate in tabela de rutare
•Ruterul B va astepta apoi expirarea intervalului de actualizare si apoi va extrage din tabela de rutare toate rutele specifice protocoluli DV (nu rutele statice sau din alte protocoale de rutare), va construi pachetul de actualizare si apoi il va trimite la randul sau tuturor vecinilor sai.
A B C DLAN 1 -0 LAN 1 -1 LAN 1 -2
[1] LAN1 – NEXTHOP A
……[2] LAN1 – NEXTHOP B
……
•Datorita convengentei foarte slabe, precum si a modului indirect de
propagare a actualizarilor, protocoalele DV sunt sensibile la aparitia buclelor (“Routing by rumour”)

Rețele Locale de Calculatoare 20Protocoale Link -State
•Un protocol LS va mentine trei tabele:
–tabela de vecini (de adiacenta) –va tine evidenta adiacentelor de
nivel retea
–tabela de topologie –va contine toate rutele primite
–tabela de rutare –va contine cele mai bune cai
•Un protocol LS va folosi:
–actualizari incrementale
–actualizari determinate de schimbari in topologie
–algoritimi de parcurgere a grafului topologiei
•Aceste protocoale au cerinte mai mari de resurse hardware
(procesor, memorie), dar si cunostinte de administrare

Rețele Locale de Calculatoare 21Comparatie DV -LS
•DV
–Transmit intreaga tabela de rutare
–Actualizari periodice
–Convergenta greoaie
–Putin scalabile
+Folosesc mai putine resurse
+Transmit informatii la vecini
+Sunt mai usor de configurat
•LS
–Cerinte mai mari de hardware
–Transmit informatii in intreaga retea (portiuni din tabela de rutare)
+Imagine de ansamblu a retelei
+Actualizari determinate de schimbari in topologie
+Mai putin predispuse la bucle
+Convergenta rapida
~In privinta consumului de banda, protocoalele LS vor trimite o copie a intregi tabele in
toata reteaua in etapa de stabilire a adiacentei
~LS va folosi mai multa banda decat DV in etapa initiala dar pentru un interval de timp
semnificativ de functionare DV va consuma mai multa banda
~pentru o retea foarte instablila performantele unui protocol DV pot fi superioare unui
protocol LS

Rețele Locale de Calculatoare 22Bucle de rutare
C:\Documents and Settings\ X>tracert timp.mcti.ro
Tracing route to timp.mcti.ro [80.96.196.58] over a maximum of 30 hops:
1 <1 ms <1 ms <1 ms 80.86.105.129
2 <1 ms <1 ms <1 ms VLAN -850.B-Core.iNES.RO [80.86.
3 2 ms 1 ms 1 ms SNR.RoNIX.Ro [217.156.113.3]4 1 ms 1 ms 1 ms iNES.RoNIX.Ro [217.156.113.12]5 2 ms 2 ms 1 ms SNR.RoNIX.Ro [217.156.113.3]6 2 ms 1 ms 1 ms iNES.RoNIX.Ro [217.156.113.12]
7 2 ms 2 ms 2 ms SNR.RoNIX.Ro [217.156.113.3]
8 2 ms 2 ms 2 ms iNES.RoNIX.Ro [217.156.113.12]
9 2 ms 3 ms 2 ms SNR.RoNIX.Ro [217.156.113.3]
102 ms 2 ms 3 ms iNES.RoNIX.Ro [217.156.113.12]
[…]

Rețele Locale de Calculatoare 23Agregarea rutelor
•De ce avem nevoie de agregarea rutelor:
•A pastra retelele “unite” inseamna a economisi spatiu in tabela de rutare
•Fiecare retea are nevoie de o intrare separata in tabela de rutare
•Fiecare subnet are nevoie de o intrare separata in tabela de rutare
•Daca “spargem” o retea in 8 subneturi, vom avea nevoie de 8 intrari
separate
•Daca le-am “uni” inapoi intr -o singura retea, vom avea nevoie doar de o
intrare
•Agregarea poate reduce dimensiunea tabelei de rutare !

Rețele Locale de Calculatoare 24Exemplu: Agregarea rutelor
•Sumarizarea rutelor reduce dimensiunea tabelei de rutare prin
agregarea mai multor subnet -uri intr -un singur “supernet ”
•Sumarizarea rutelor izoleaza problemele genereate de rutele
oscilante (flapping routes).ISP

Rețele Locale de Calculatoare 25Adrese IP private
Clasa Intervalul de adrese Prefix CIDR
A 10.0.0.0 -10.255.255.255 10.0.0.0/8
B 172.16.0.0 -172.31.255.255 172.16.0.0/12
C 192.168.0.0 -192.168.255.255 192.168.0.0/16
•Pot fi folosite de oricine, fara restrictii
•Un astfel de spațiu de adrese nu trebuie rutat

Rețele Locale de Calculatoare 26NAT vs PAT
•NAT (Network Address Translation)
–mapeaz ăo adresa privata pe o adresa public ă
•PAT (Port Address Translation)
–translatare de adrese cu supraîncărcare
–denumit șioverloading, NAPT, masquerading
–mapeaz ămai multe adrese private pe aceeaș i adres ăpublic ă,
folosind numerele de porturi pentru a diferenț ia între surse (stațiile
din rețeua locală)

Rețele Locale de Calculatoare 27PAT
LAN cu adresare privata Retea publica
200.2.2.1 192.168.1. 1…. 200.1.1.121 192.168.1.2 80 8917IP dst. IP src port dst port src
…. 200.1.1.121 140.2.2.1 80 17111IP dst. IP src port dst port src
… 140.2.2.1 200.1.1.121 17111 9595IP dst. IP src port dst port src
… 192.168.1.2 200.1.1.121 8917 9595IP dst. IP src port dst port src192.168.1. 2

Rețele Locale de Calculatoare 28Tunelarea IP
•reprezintă operația prin care pachetele IP sunt
encapsulate încă o dată
•pricipalul scop al tunelării este transportarea informațiilor din antetul IP original sub forma de date
•antetul inițial al pachetului este păstrat nealterat, atașându- se un nou antet ce va avea ca adresă sursă
adresa capătului local al tunelului, iar ca adresă destinație adresa celuilalt capăt al tunelului.

Rețele Locale de Calculatoare 29Tunelare
132.67.1.9 199.1.1.7 Date
132.67.1.9 199.1.1.7 Date 194.7.1.2 201.6.1.1199.1.12.3
201.6.1.1
194.7.1.2194.7.1.1201.6.1.3
132.67.1.1132.67.1.9 199.1.1.7 Date132.67.1.9 199.1.1.7 Date 194.7.1.2 201.6.1.1

Rețele Locale de Calculatoare 30Exerciț iu
Ruterul A va asigura translatarea de adresa pentru întreaga rețea 10.1.1.0/24, iar ruterul
B va tunela tot traficul din rețeaua 201.9.4.0/24 și îl va trimite prin interfața sa virtuală
tunnel0. Tunelul este stabilit între 194.2.4.61 și 194.2.1.1. În plus, rutarea este
asigurată folosind rute statice atfel: pe ruterele A și D rutele sunt precizate prin adresa următorului hop, iar pe B și C rutele sunt precizare doar prin interfața de ieșire.
Considerăm că în urma unei pene de curent toate echipamentele sunt proaspat
reinițializate. Stația X va accesa un server de web aflat pe stația Z. Care vor fi antetele tuturor cadrelor ce vor fi trimise în rețea pentru a livra cererea emisă de stația
X la stația Z. 10.1.1.1
e0
201.9.4.1
e1e1
201.9.4.2
194.2.4.6
e0e0/6
194.2.4.7114.5.1.7
194.2.1.1
s0Z
194.2.1.2
s3114.5.1.1
e710.1.1.121
A B C DX

Rețele Locale de Calculatoare 31Rezolvare
FFFF:FFFF:FFFF MAC[X] 10.1.1.1 10.1.1.121 Date
MAC[X] MAC[A(e0)] 10.1.1.121 10.1.1.1 Date
MAC[A(e0)] MAC[X] 114.5.1.7 10.1.1.12 80 55555 Date
FFFF:FFFF:FFFF MAC[A(e1)] 201.9.4.2 201.9.4.1 Date
MAC[A(e1)] MAC[B(e1)] 201.9.4.1 201.9.4.2 Date
MAC[B(e1)] MAC[A(e1)] 114.5.1.7 201.9.4.1 80 51311 Date
FFFF:FFFF:FFFF MAC[B(e0)] 194.2.1.1 194.2.4.6 Date
MAC[B(e0)] MAC[C(e0/6)] 194.2.4.6 194.2.1.1 Date
MAC[C(e0/6)] MAC[B(e0)] 194.2.1.1 194.2.4.6 114.5.1.7 201.9.4.1 Date
FF 194.2.1.1 194.2.4.6 114.5.1.7 201.9.4.1 Date
FFFF:FFFF:FFFF MAC[D(e7)] 114.5.1.7 114.5.1.1 Date
MAC[D(e7)] MAC[Z] 114.5.1.1 114.5.1.7 Date
MAC[Z] MAC[D(e7)] 114.5.1.7 201.9.4.1 Date