Směrovací protokoly

Obsah

 TOC \o "1-4" Směrovací protokoly                                                                                                        PAGEREF _Toc499996242 \h 1

Úvod                                                                                                                                                                                                     PAGEREF _Toc499996243 \h 1

Vnitřní směrovací protokoly                                                                                                                                                         PAGEREF _Toc499996244 \h 1

RIP                                                                                                                                                                                                  PAGEREF _Toc499996245 \h 1

OSPF                                                                                                                                                                                               PAGEREF _Toc499996246 \h 2

IGP                                                                                                                                                                                                  PAGEREF _Toc499996247 \h 3

Vnější směrovací protokoly                                                                                                                                                           PAGEREF _Toc499996248 \h 3

BGP - Border Gateway Protokol                                                                                                                                                PAGEREF _Toc499996249 \h 3

EGP                                                                                                                                                                                                 PAGEREF _Toc499996250 \h 4

GGP                                                                                                                                                                                                 PAGEREF _Toc499996251 \h 4

Směrovací démon gated                                                                                                                                                             PAGEREF _Toc499996252 \h 4

Modely směrování                                                                                                                                                                           PAGEREF _Toc499996253 \h 5

 

 

Úvod

Směrování v Internetu se řeší na dvou úrovních. Nejdříve uvnitř autonomního systému - vnitřní směrovací protokoly a pak mimo něj - vnější směrovací protokoly. Autonomním systémem  je takový soubor sítí a routerů, v němž je implementován  konzistentní mechanismus pro shromažďování směrovacích informací. Autonomní systémy musí být celosvětově registrovány.

Vnitřní směrovací protokoly

RIP

RIP - Routing Information Protokol je vhodný pro jednodušší síťové topologie. Pro výměnu směrovacích informací používá protokol UDP.  Pro stanovení nejkratších cest používá Fordův-Fulknerův algoritmus.

Počítače, které se zúčastňují výměny směrovacích informací se dělí na

            pasivní, které jen přijímají informace a

aktivní, které jsou též i zdroji informací.

Routery v aktivním režimu pravidelně v 30s intervalech nabízí pomocí hromadné adresy všem připojeným sítím své informace

            IP adresy sítí

            IP adresy podsítí a

metriky - tj. počet kroků, který musí datagram urazit, aby se dostal k                    požadované síti. Metrika zahrnuje i rozdíly v rychlosti. (Nastavení                    příkazem ifconfig).

Pro směrování slouží démon routed (raut-dý), který vysílá žádosti o směrovací informace. Pokud dostane odpověď, upraví metriky a zapíše ty položky, které v tabulce nejsou a nebo přepíše ty, které měly větší metriku. U těchto položek zapíše do pole pro následující uzel router, od kterého dostal informace. Takto získané informace mají obvykle platnost jen 180s. Nepřejímají se ty položky, které mají metriku větší než 15 - ty jsou považovány za nekonečno. Aby se zabránilo smyčkám, nevysílají se zpět položky získané od daného routeru, nebo se vysílají s metrikou 16.

Pro směrováni je používána skupinová adresa odpovídající třídě D 224.0.0.9. Každá podsíť může mít uvedenu svou masku.

OSPF

OSPF - Open Shortest Path First  je vnitřní protokol určený pro složitější sítě. Tento protokol stejně jako RIP používá ke směrování nejkratší cestu. Ohodnocení linek dělá přesněji než RIP a to na základě propustnosti. (RIP pouze hrubým odhadem). Výpočet propustnosti se počítá podle vztahu

            c = pmax /p,

kde     p          je skutečná propustnost linky a

pmax      maximální propustnost v uvedeném autonomním systému.

OSPF generuje pouze informace o stavu síťových spojů, které jsou k routeru připojeny. Na rozdíl od RIP, kdy si databázi vytváří každá stanice, u OSPF se tato databáze vytváří jen na routerech, a tedy router zná topologii svého vnějšího okolí popřípadě celého autonomního systému.

 

Interní směrovací informace. Sítě a routery autonomních oblastí mohou být rozděleny do oblastí OSPF. Tyto oblasti se obdobně jako IP adresy označují tečkovou notací čtveřice čísel. Všechny tyto oblasti spojuje páteřní oblast, která má číslo 0.0.0.0. Ostatní oblasti jsou k této páteřní oblasti propojeni alespoň jedním routerem a nebo virtuálním spojením.

V konfiguračním souboru  /etc/gated/.conf jsou čísla oblastí uvozeny slovem area. V rámci složeného příkazu area jsou uvozovány slovem (příkazem) networks sítě, které do oblasti patří a příkazem interface jsou uvedeny rozhraní (IP adresy rozhraní) dané oblasti.

Všechny routery autonomního systému, pokud není dělen na oblasti, pracují s identickou topologií oblasti. Přesto každý router zpracovává vnitřní cesty do "stromu nejkratších cest" v němž je sám rootem, Tento strom se počítá Dijkstrovým algoritmem. při dělení na oblasti má každý router úplné informace o své oblasti a rámcové o ostatních oblastech, zejména o páteřní oblasti.

 

Externí směrovací informace. OSPF může využívat i informace jiných směrovacích protokolů, jako např. RIP,BGP. Tyto informace se šíří oblastí a je jim přidělována metrika dvojím způsobem

·         externí metrika I , která je rovnocenná interní metrice. Pro směrování se vyhodnocují obě metriky

·         externí metrika II - zde se předpokládá, že externí metrika má podstatný podíl na celkové cestě. Pak je datagram směrován na router s nejmenší externí metrikou bez ohledu na velikost vnitřní metriky, tj.  vnitřní metrika se zanedbává. Pokud se vyskytuje současně s metrikou I, pak se dává přednost metrice I.

Externí cíle jsou u stromu nejkratších cest označeny jako listy.

 

Klasifikace routerů.

·         vnitřní routery - routery uvnitř jedné oblasti

·         mezioblastní routery - obsahují tabulky pro všechny připojené oblasti tj i pro páteřní oblast.

·         páteřní routery - mají alespoň jedno rozhraní připojené k páteři

·         hraniční routery . vyměňují informace s jinými autonomními oblastmi.

 

Slepé oblasti umožňují zredukovat všechny informace o externích cestách na jednu implicitní cestu. Z této oblasti se pak přes páteř směrují všechny externí datagramy na hraniční router.

 

Hlavní rozdíly mezi RIP a OSPF

funkce

OSPF

RIP

rozsáhlost sítí

velké

malé nebo s triviální strukturou

tok směrovacích informací

malý

velký

zátěž routerů

velká

malá

reakce na změnu topologie

rychlá

pomalá

reakce na výpadek článku

rychlá

pomalá

počet směrovacích cest mezi dvěma body

více

jedna

volba cesty podle služby

ano

ne

podpora efektivního využití externích směrovacích cest

ano

ne

možnost zavedení vnitřních oblastí

dvoustupňová hierarchie

oblast-páteř-oblast

ne

 

IGP

Interior Gatewazy Protokol je zastaralý protokol, který byl nahrazen OSPF.

Vnější směrovací protokoly

BGP - Border Gateway Protokol

Nejvýznamnější vnější směrovací protokol.

K zabezpečení metriky vnějších směrovacích cest udržuje protokol BGP pro každou cestu úplnou posloupnost autonomních systémů, přes které cesta vede. Proto lze odhalit i smyčky a není nebezpečí nárustu metriky nad všechny meze jako je u RIP. Struktura posloupnosti autonomních systémů může mít podobu obecného grafu.

Z pohledu BGP dělíme autonomní systémy na

·         slepé - mají napojení jen na jediný autonomní systém

·         vícenásobně napojené - jsou napojeny na více autonomních systémů, ale nepřenášejí tranzitní provoz

·         tranzitní - mají více napojení a přenáší lokální i tranzitní provoz

 

Výměna informací se provádí jen mezi sousedními routery (připojenými na stejnou fyzickou síť) a to jsak externími, tak i uvnitř autonomní oblasti. Výměna BGP probíhá uvnitř autonomního systému paralelně s OSPF nebo RIP. Při výměně s externím sousedem uspořádává BGD strom tak, že posílající router je v kořenu stromu. Při interní výměně ponechává cesty beze změny.

BGP vybírá z více možností to cestu, kterou považuje za optimální. Do výběru zahrnuje

·         počet tranzitních autonomních systémů

·         rozlehlost jednotlivých tranzitních systémů

·         kapacitu linek

·         výběr cesty přes (nebo mimo) určitý tranzitní autonomní systém

 

Spolupráce s interními protokoly spočívá v

·         přidělování tagů pro (některé) interní protokoly. Tyto tagy umožňují okamžitě informovat sousední routery o nedostupnosti cíle a

·         získávání  informací o dostupnosti jiného cíle od vniřních protokolů až tehdy, když je ustanovena úplná cesta přes autonomní oblast.

 

EGP

Exterior gateway protokol zajišťuje dostupnost autonomních systémů

GGP

Gateway to Gateway protokol zajišťuje komunikaci bran

Směrovací démon gated

Pro rozsáhlé sítě nebo zatížené uzly se používají speciální a drahé firemní routery. Při vykonávání funkce routeru se ale používají i ekonomické unixové stanice s vhodným směrovacím démonem.

Univerzálním démonem je gated ("geit-dý"), který podporuje jak RIP, OSPF BGP tak i řadu méně používaných protokolů.

Při instalaci routeru na Linuxové jádro je nutné mít toto jádro pro tuto činnost zkompilované a zapnuté směrovací funkce IP:forwarding/gatewaying. Pokud bude počítač sloužit jen jako router je vhodné nastavit optimalizační volbu  IP:optimaze as router not host. Dále musí podporovat skupinové adresování.

 

Konfigurační soubor /etc/gated/conf musí obsahovat protokoly, které má gated podporovat, např: rip yes { ........}

Pro RIP protokol lze navíc uvést  Ipa dresu interface, a zda má vysílat nebo přijímat  informace protokolu RIP.(nevysílat - noripout, ...) Dále se uvádí  převo dinformací z OSPF do RIP a naopak  a přidělení jejich metrik.

 

Démon gated lze volat s těmito parametry

            gated [voby] [soubor]

kde soubor je jméno souboru pro ukládání diagnostických dat a

        volby  mahou např. nabývat

            -C                   syntaktická kontrola konfiguračního souboru

            -f soubor        je jméno konfig souboru nahrazující default /etc/gated.conf

            -n                    nebude měnit směrovací tabulku v jádře OS

Modely směrování

Zastaralý model Internetu (částečně ještě dnes používaný  je hierarchický. Tento model příliš zatěžoval jádro Internetu

 

Nový model směrování předpokládá určitou rovnoprávnost   jednotlivých systémů bez nadřazenosti. Směrovací domény jsou propojeny více routery a tyto routery sdílejí směrovací informace. Používají se protokoly  BGP a EGP.