Rutarea spre mai multe staţii

SCOP: livrarea pachetului de la un expeditor la mai mule gazde (dar nu toate)

• livrarea cître M gazde îm N reţele gazdă (M<N)

• opţiunea 1: expeditorul stabileşte M conexiuni punct-la-punct

• opţiunea 2: expeditoul trimite un pachet, care este duplicat şi direcţionat, după cum este cerut de rutere:

  • ruterul A duplichează pachetul

  • ruterul B direcţionează selectiv.

Abstractizarea multistaţii:

• adresa multistaţie asociată cu grup multistaşie

• gazde se alătură/părăsesc grupul multistaţie

• expeditorul trimite pachetul la adresa multistaţie (destinaţie)

• ruterele livrează gazdelor care se alătură adresei de grup.

Rutarea multistaţie: Starea legăturii

SCOP: rutarea pachetelor către toate gazdele care se alătură adresei multistaţie

Fiecare ruter foloseşte floodingul stării de legătură pantru a distribui:

• costul către vecini

• adresă multistaţie care se doreşte a fi primită (are gatdă ataşată gazdă ataşată acelui grup)

Fiecare ruter procesează:

• rutarea obişnuită unistaţie (de ex., algoritmul Dijkstra)

• arbore director pentru M noduri unite la fiecare adresă activă multistaţie

• arbore director: set de legături care conectează M noduri împreună într-un arbore.

Un posibil algoritm pentru arborele director:

• găseşte nodul cu "cea mai mică" adresă de gazdă printre M

• foloseşte algoritmul Dijkstra pentru a construi arborele, rutat la acea gazdă care ajunge la toţi M

• nota: arborele de mai jos nu este "costul minim"!

Rutarea multistaţie: Vectorul distanţă

Pachetul soseşte cu adresa multistaţie m

• priveşte la adresa expeditorului

• foloseşte direcţionarea către calea inversă pentru a flooda către ruterele de jos care doresc pachete m-staţie cu acea adresă

Cum ştim dacă ruterul "de jos" doreşte pachet m-staţie?

• gazda informează cel mai apropiat ruter despre adresele pe care le doreşte

• ruterul X spune ruterului Y:

  • dacă X doreşte adresă m-staţii şi Y pe cea mai scurtă cale a lui X la sursă, atunci Z doreşte acea adresă

Rutarea multistaţie: Exemplu DV

• E va direcţiona pachetele m-staţii ale lui A către D
• E nu va direcţiona pachetele m-staţii ale lui A către D
• A nu va direcţiona pachetele m.staţii ale lui E către B
• B nu va direcţiona niciun pachet m-staţii către C.

Rutarea ierarhică

Problemă: dimensiunea creşterii reţelei, tabela de rutare, creşterea complexităţii

• milioane de noduri (gazde, rutere) în Internet.

Soluţie: noduri agregate ierarhic în "regiuni" (domenii)

• nodul posedă cunoaşterea deplină a ruterelor, structură topologică din interiorul regiunii

• una (sau mai multe) noduri din regiune responsabile pentru rutarea în afară

Teminologie:

• rutare intradomeniu: din domeniu

• rutare interdomeniu: între domenii

• sistem autonom (SA): domeniu, regiune, domeniu administrativ

• poartă: rute la/de la domeniu, respectiv ruter de margine.

Trei domenii: A, B, C

A.a, A.b A.c rulează protocol de rutare interdomeniu.

A.c, B.a, B.b, C.a rulează protocol de rutare intradomeniu printre ele însele.

Diferite protocoale de rutare pot fi folosite pentru rutarea interdomeniului şi intradomeniului.

A.o tabelă de rutare:

A priveşte în interiorul A.c:

Gazde şi rutere

Gazde (sisteme terminale) nu execută în mod normal nicio rutare

• porneşte pachetele în direcţia lor

• trimite pachetele către ruterul cel mai apropiat

Cum află gazdele identitatea ruterului:

• A1: adresa IP a ruterului codat la nivel de hard în fişier (vezi /etc/networks pe multe sisteme UNIX)

• A2: descoperirea ruterului: RFC 1256

  • ruterul difuzează periodic existenţa sa gazdelor ataşate

  • gazda (la pronire) dsifuzează întrebarea (cine este ruterul meu) pe legăturile/LAN-urile ataşate.

Studiu de caz al nivelului reţea: Internetul

Câmpuri în pachetul IP:

• numărul pachetului: (al protocolului IP), versiunea curentă este 4, noua versiune este 6

• lungimea headerului: datorită opţiunilor, lungimea headerului este variabilă

• TOS: nefolosit, idea a fost de a permite diferite nivele de siguranţă, timp real, etc.

• lungimea pachetului: date plus header

• identificator: folosit cu fragmentare IP pentru a identifica fragmente aparţinând aceluiaşi pachet original IP

• steaguri: 2 biţi: nu fragmentează, mai multe fragmente

• ofset de fragmentare: dacă acesta este un fragment, aparţinând pachetului original

• timpul de viaţă: decrementat de fiecare ruter, astfel încât un pachet nu va circula în buclă mereu în reţea

• protocol: care protocol de nivel superior demultiplexează şi către cine. Vezi RFC 1700

• verificarea de sumă a headerului: reprocesată la fiecare hop, cum TTL se schimbă

• sursa, adresa IP de destinaţie: a expeditorului original şi eventual a destinatarului

Fragmentarea IP şi Reasamblarea

Pachetul nivelului de transport poate fi prea mare pentru a transmite într-un singur pachet.

Protocolul legăturii de bază va constrânge lungimea maximă IP.

Fragmentarea: pachetul IP s-a divizat în fragmente de către IP

• fiecare fragment devine propriul său pachet IP

• fiecare adresă are acelaşi identificator, sursă, adresă de destinaţie

• ofsetul fragmentului dă ofsetul datelor de la startul pachetului original

• bit pentru mai multe fragmente: 0 înseamnă ultimul bit în acest fragment

• fragmente nereasamblate până la destinaţia finală.

Rutarea intradomeniu a Internetului: RIP

RIP: Rutarea Protocolului de Informaţii (Routing Information Protocol), foloseşte algoritmul vectroului distanţă, cu costuri de legătură 1

• cea mai scurtă cale

• trimite tabela de rutare către vecini fiecare 30 secunde, sau când se schimbă costul rutei.

Implementat ca demon (proces la nivel utilizator)

• comunică cu alt ruter ataşat folosind pachete UDP

  • nota: ăpachetele UDP pot fi pierdute!

  • dacă ruta în vecinătate nu este actualizată în trei minute, se aşteaptă rita (se setează costul la infinit)

• apelat rutat pe sistemele UNIX.

RIP-2

• suportă autentificarea (parolă în clar)

O tabelă de rutare RIP

Exemplu

Rutarea intradomeniu a Internetului: OSPF

OSPF: deschide cea mai scurtă cale în primul rând

• deschiderea: un standard publicat (RFC 1247)
• protocolul de poartă intern: pentru intradomeniu ieşind dintr-un sistem autonom (SA)
• foloseşte algoritmul stării de legătură pentru a determina rute
  • fiecare legătură (interfaţă) care iese are asignată un cost adimensional
  • diferite costuri pot fi folosite pentru diferite TOS
  • echilibrarea sarcinii: cu mai multe căi de cost egal la destinaţie, va distribui sarcina peste amândouă căi.

OSFP: suport pentru ierarhie

• sistem autonom divizat în "arii"
• o arie designată drept "magistrală"
  • rutere de la marginea ariei în ruta magistrală dintre arii
  • există şi alte rutere în magistrală
• ruterul de la marginea SA comunică cu lumea din afară.

• ruterele de la suprafaţă: roşu
• ruterul de margine: albastru.

Rutarea intra-arie:

• niciodată nu intersectează magistrala

Pentru a trece de la o arie la alta:

• aria sursei-> magistrala -> destination area

Rutarea interdomeniu Internet: BGP

BGP: Border Gateway Protocol (Protocol de Poartă Marginală)

• rutarea între noduri în diferite sisteme autonome (de ex., rutarea între reţele)

• RFC 1267, 1268

• foloseşte o abordare a vectorului distanţă.

Rutarea pe baza unei politici

• mai degrabă decât costurile la destinaţie, ruterele BGP schimbă informaţii despre calea completă (reţele încrucişate) la destinaţie

• ruterul poate decide asupra politicii pe care trebuie să se decidă ruta

  • de ex., "traficul de la SA al meu nu trebuie să încrucişeze SA a, b, c, d"

Implementarea BGP:

• Implementat ca demon (proces la nivel de utilizator)

• comunică cu alte rutere BGP folosind TCP

ICMP: Protocolul de Control al Mesajului Internet

Folosit pentru a comunica condiţii de eroare la nivel reţea şi informaţii către protocoalele IP/TCP/UDP sau procesele utilizator.

Adesea considerat ca parte a lui IP, dar mesajele ICMP sunt transmise în datagramele IP.

IP demultiplexează până la ICMP folosind câmpul de protocol IP.

Mesajul ICMP conţine headerul IP şi primii 8 octeţi ai conţinutului IP care determmină generarea mesajului ICMP.

Mesaje ICMP selectate:

IPv6: următoarea generaţie IP

Modificări la Ipv4:

• adrese de 128 bit (deci nu rulăm în afara adreselor IP)
• simplificarea headerului (procesare mai rapidă)
• suport mai mult pentru tipul serviciului
  • priorităţi
  • identificator de trafic: identifică pachetele într-o conexiune
• securitate

Note:

• nicio fragmentare în reţea

  • pachet prea mare generează erori ICMP la sursă

  • fragmentare sursă via header extensie

• nicio verificare sumă (deja realizată la niveluri transport şi legătură date)

Tranziţia de la IPv4 la IPv6

Internetul este prea mare pentru "marcare":

• nu se pot opri toate ruterele IP, instala IPv6 şi apoi reporni

• nodurile IPv4 vor fi moştenite

• nodurile IPv6 pot ruta pachete IPv4

• nodurile IPv4 nu pot ruta pachete IPv6.

Tunelare:

• sursa şi destinaţia vorbesc comunică prin protocolul de reţea X

• nodurile intermediare din punct de vedere fizic comunică prin protocolul de reţea Y

  • sursele iau pachetul cu protocolul X,  îi introduc (încapsulează) pachetul cu protocolul Y

  • nodurile intermediare rutează folosind protocolul Y

  • destinatorul primeşte pachetul folosind protocolul Y, înlătură pachetul cu protocolul X

• reţeaua între sursă şi destinaţie pare o simplă legătură la protocolul X

Imaginea tunelării