IP alap hlzatok tervezse s zemeltetse 159 1

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése 15/9 1

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Az előző előadás tartalma n A hálózat működése ¨ A forgalomirányító szerepe ¨ A hálózat működése ¨ Proxy ARP ¨ CIDR jelentősége ¨ Többesküldés adattovábbítás n IGMP n MLD n n A forgalomirányító feladatai Forgalomirányító architektúrák ¨ Első generációs ¨ Második generációs ¨ Harmadik generációs n Várakozási sorok 2

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Tartalom n n n Forgalomirányító algoritmusok Statikus forgalomirányítás Dinamikus forgalomirányítás ¨ Távolságvektor alapú ¨ Link állapot alapú Internet struktúra ¨ Forgalomirányítók, Kliensek ¨ Autonóm rendszerek (AS) Forgalomirányító algoritmus osztályok Tartományon Belüli Forgalomirányítás n RIP, IGRP, EIGRP , IS-IS, OSPF ¨ Tartományközi forgalomirányítás n BGP ¨ n n RIPv 1 RIPv 2 3

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Források n Offline ¨ Routing TCP/IP volume I. Static routing n Dynamic Routing protocols n RIP v 1, v 2 n n Online: CCNA 2 6, 7 4

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Útvonal információk n Statikus ¨ Manuális: lassú változás ¨ Nem robosztus: független az aktuális állapottól ¨ Stabil n Dinamikus ¨ Forgalomirányító protokollok segítségével tanulja meg az útvonalakat ¨ A topológia változásokra azonnal reagál ¨ Nem biztos, hogy konvergál, oszcillál ¨ Hurkot okozhat 5

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Statikus forgalomirányítás n n A rendszergazda manuálisan írja be a forgalomirányító tábla bejegyzéseit A forgalom teljesen kézbentartható ¨ n n n Pl. : más-más útvonal használata a két irányban, … A rendszer átlátható Minden változás manuális beavatkozást igényel Működőképes hálózathoz: Minden forgalomirányítóba fel kell venni az összes a hálózaton előforduló címtartományt és irányt ¨ Használhatunk összesítés útvonalakat ¨ A forgalomirányítóra közvetlenül csatlakozott hálózatokat nem kell felvenni ¨ n A statikus útvonalakhoz is adhatunk költséget (CISCO) ¨ Terhelés elosztás n Forgalom elosztás ¨ ¨ n Kapcsolt egység ¨ ¨ ¨ Azonos mértékű Költség szerinti Cél szerint (fast switching) Csomagonként (process switching) Tartalék útvonal 6

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Rekurzív tábla keresés Nem feltétlenül mutat minden bejegyzés a szomszéd forgalomirányítóra n Ez esetben a keresés addig folytatódik míg nem talál egy olyan címet amely a szomszéd forgalomirányítóra mutat (megvan a kimenő interfész) n A többszörös keresés időigényes n Csak indokolt esetekben érdemes ezt használni (pl. : változás előtt) n 7

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Mikor érdemes statikus útvonalat használni? Amikor vég hálózatunk van. n Nincs alternatív útvonal. n Igény szerinti forgalomirányítás (On-Demand Routing) n Szabály szerinti forgalomirányítás (Policy based routing) n 8

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Statikus útvonal választás 9

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Forgalomirányító protokollok n Cél: ¨ Az útvonal meghatározása ¨ Csomagkapcsolt hálózat: a karbantartása n forgalomirányító tábla Forgalomirányító tábla: ¨A csomagok továbbításánál ez alapján dől el a kimenő interfész ¨ Skálázható, adaptív, stabil n Elemek ¨ Egy eljárás a saját információ átvitelére a többieknek eljárás a többiektől beérkező információ kezelésére eljárás mely az információhalmaz alapján meghatározza az optimális útvonalakat és rögzíti ezeket a forgalomirányító táblába ¨ Egy eljárás mely reagál topológia változásokra 10

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Miért nem jó ez a megoldás? Minden saját információt átküldünk a szomszédnak n Kérdések: n ¨ Mit csináljon A B és C információival? Küldje-e tovább? Ha nem akkor az információ csere nem teljes. n Ha igen akkor hogyan oldjuk meg azt, hogy minden információ eljut mindenkihez és a csomagok mégsem lesznek végtelen ideig a hálózatba? n ¨ Merre kell a csomagokat küldeni 192. 168. 4. 0 felé? 11

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Forgalomirányítás 5 Forgalomirányító protokoll Cél: meghatározza a “jó” útvonalat (forgalomirányítók sorozatát) a forrástól a célig. Gráf absztarkciók: n A csomóponotok forgalomirányítók n Az élek fizikai összeköttetések ¨ költség: késleltetés, ár, torlódás szint, … 2 A 2 1 n B D 3 C F 1 3 1 5 E 2 “jó” útvonal: ¨ Tipikusan a legkisebb költségű útvonal ¨ Más definició is elképzelhető 12

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Összeköttetés metrikák n Ugrás szám ¨ Egyszerű ¨ Soros n vonal vs. Gigabit? Sávszélesség ¨ Torlódásos n Terhelés ¨ Útvonal n n n Gigabit vs. Üres Fast Ethernet? ingadozás Késleltetés Megbízhatóság Ár 13

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Konvergencia n Ha minden rendben van akkor konzisztens állapotban van a rendszer ¨ Mindenki ugyanazt gondolja a hálózatról 14

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Dinamikus Forgalomirányító Algoritmusok n Globális, vagy Link állapot algoritmus ¨A topológia teljes ismeretével rendelkezik (költségek, linkek, …) n Elosztott vagy távolságvektor alapú algoritmusok ¨ Csak a kapcsolódó linkek és szomszédok információit használja ¨ Iteratív algoritmus 15

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Globális, Link állapot alapú Dijkstra legrövidebb útvonal n Megvalósítás: n ¨ Minden csomópont elküldi mindenkinek minden kapcsolatát és azok paramétereit 16

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Egy link állapot alapú algoritmus Dijkstra algoritmusa n n n A topológia, link költségek minden csomópontban ismertek ¨ „link állapot” üzenetszórás segítségével ¨ Minden csomópontnak azonos információja van Egy csomóponttól kiszámítja a legrövidebb (olcsóbb) útvonalat minden más csomóponthoz ¨ Legyártja a forgalomirányító táblát az adott csomópontnak Iteratív: k iteráció után ismerjük a legrövidebb utat k-hoz. 17

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Link állapot alapú algoritmus kérdések Skálázhatóság n A költség forgalom függő: oszcillációhoz vezethet n D 1 1 0 A 0 0 C 1+e e B 1 2+e A 0 D 1+e 1 B 0 0 C A 0 D 1 0 0 C 2+e B 1+e 2+e A 0 D 1+e 1 B 0 0 C e kezdetben …átszámít … átszámít 18

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Elosztott, távolságvektor alapú forgalomirányító n n Bellman-Ford algoritmus (Bellman 1957, Ford és Fulkerson 1962) Minden csomópont csak a vele szomszédos csomópottal kommunikál ¨ n n Távolságvektorokat csereberélnek Kiszámítja a legrövidebb útvonalat Ezt addig folytatja míg le nem áll az információ csere A záró lépésben a csomópontoknak nem kell adnia „Pletyka alapú forgalomirányítás” 19

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Távolságvektor alapú forg. ir. áttekintés Iteratív, aszinkron: a helyi iterációk oka: n link költség változás n üzenet a szomszédtól: megváltozott egy szomszédjához vezető legrövidebb út Elosztott: n a csomópontok csak akkor kommunikálnak, ha a legrövidebb útvonaluk valahova megváltozik ¨ ekkor értesítik a szomszédokat Minden csomópont: vár a (link költség megváltozására, vagy egy üzenetre a szomszédtól) átszámítja a távolság táblát Amennyiben a legrövidebb útvonal megváltozott akkor értesíti a szomszédait 20

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Távolságvektor alapú forg. ir. iteratív: n n addig folytatódik amíg egy csomópont sem cserél információt Ön-befejező: nincs stop jel Távolság Tábla struktúra n n Minden csomópont tartalmazza a saját sorát minden lehetséges célhoz, az oszlopokban a szomszédok szerepelnek példa: az X csomópont , az Y célt a Z szomszédon keresztül éri el: aszinkron: A csomópontoknak nem kell információt cserélnie a záró lépésben elosztott: n Az egyes elemek csak a szomszédaikkal kommunikálnak n X D (Y, Z) az Y X-től való = távolsága to Z-n keresztül Z = c(X, Z) + minw{D (Y, w)} 21

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Távolság tábla: példa 22

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Távolság tábla: példa 7 A B 1 C A költség A, B, C-n keresztül E 2 8 D () A B D A 1 14 5 B 7 8 5 = c(E, D) + minw {D (A, w)} = 2+3 = 5 hurok! C 6 9 4 D (A, B) = c(E, B) + minw{D (A, w)} D 4 11 2 1 E E 2 D D E D (A, D) E = 2+2 = 4 D B = 8+6 = 14 Cél D (C, D) = c(E, D) + minw {D (C, w)} hurok! 23

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. A távolság táblából származik a forgalomirányító tábla költség E Kimenő interfész, ár B D A 1 14 5 A A, 1 B 7 8 5 B D, 5 C 6 9 4 C D, 4 D 4 11 2 D D, 4 Távolság tábla cél A cél D () Forg. ir. tábla 24

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Távolság vektor problémák n Robosztusság: ¨ egy csomópont helytelen útvonal költséget hirdethet ¨ egymás tábláját használják n n n a hiba terjed a hálózaton Hurkokat tartalmazhat Konvergencia idő: ¨ Végtelenig számlálás problémája 25

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Végtelenig számlálás problémája n Az ugrás számot használjuk költségnek ¨A B-n keresztül éri el D-t 3 költséggel ¨ B C-n keresztül éri el D-t 2 költséggel ¨ C eléri D-t 1 költséggel A/3 B/2 C/1 D 26

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Végtelenig számlálás problémája n A C és D közötti vonal megszakad ¨C n átáll B-re, Megnöveli a költségét B költség + 1 = 3 A/3 B/2 C/3 D 27

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Végtelenig számlálás problémája n B költsége most 4 ¨ A még nem vett észre semmit sem A/3 n C/3 D C/5 D A és C költsége 5 A/5 n B/4 B költsége 6 ¨ A ciklus a végtelenig tart 28

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Forgalomirányító hurkok n Az A hálózatban a D felé tartó csomagok A B forgalomirányítóba mennek ¨ Ezután a C forgalomirányító mennek ¨ Ezután ismét a B-be mennek ¨ A B C D 29

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Forgalomirányítás az Interneten Eddig n Minden forgalomirányító egyenrangú volt n A hálózat lapos volt … a valóságban ez nincs így méret: 50 millió céllal: n n Nem lehet minden célt a forg. ir. táblába kezelni A forg. ir. tábla csere eldugítaná a vonalakat Adminisztratív autónómia n n Internet = hálózatok hálózata Minden hálózati rendszergazda a saját hálózatáért felelős 30

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Internet struktúra n n n Több ezer szervezet Rengeteg forgalomirányító Még több kliens MCI AT &T LINX Europe Microsoft Company in France C&W Umass 31

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Forgalomirányító protkollok n Autonóm Rendszereket kezelnek ¨ Az n n adminisztratív tartomány szerint Internet Szolgáltatók (ISP) Vállalati hálózatok Egyetemi hálózatok Két forgalomirányító protokoll típus ¨ Tartományon Belüli Forgalomirányító Protokoll (Inetrior Gateway Protocol - IGP) n Egy tartományon belül ¨ Tartományközi Forgalomirányító Protokoll (Exterior Gateway Protocol - EGP) n Különböző tartományok között 32

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. n Tartományon Belüli Forgalomirányító Protokoll Cél: ¨ Találjon egy ”jó” útvonalat (forgalomirányítók sorozatát) a hálózaton keresztül a forrástól a célig n n n Késleltetés, csomagvesztés, sávszélesség, ár vagy más definíció Statikus forgalomirányítás Népszerű dinamikus protokollok ¨ ¨ ¨ RIP: Routing Information Protocol IS-IS: Intermediate-System-to-Intermediate System OSPF: Open Shortest Path First IGRP: Interior Gateway Routing Protocol (Cisco) EIGRP: Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (Cisco) 33

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Tartományon belüli forgalomirányítás n Routing Information Protocol (RIP) ¨ Távolságvektor n alapú EIGRP ¨ Hibrid n Open Shortest Path First (OSPF) ¨ Link n állapot alapú IS-IS ¨ Link állapot alapú 34

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Tartományközi protkollok n EGP használtak NSFNET-ben n Border Gateway Protocol (BGP) ¨ BGP-4: de-facto szabványnak tekinthető ¨ Út vektor algoritmus 35

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Forgalomirányító Protokoll Kérdések n Stabilitás ¨ Szabály ¨ Torlódás ¨ Protokoll Tervezés n Keep Alive üzenetek n Inkrementális frissítések n Frissítés időzítők ¨ Konvergencia n idő Megbízhatóság, Robosztusság ¨ Alternatív, vagy tartalék útvonal ¨ Torlódás ¨ Emberi hiba 36

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Egyéb kérdések Biztonság n Skálázhatóság n ¨ Hierarchia n Forgalom Tervezés ¨ Terhelés elosztás ¨ Qos n ? 37

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP n n n Távolság vektor alapú algoritmus Először BSD-UNIX-ban jelent meg 1982 -ben Távolság mérték: ¨ az n ugrások száma (max. = 15 ugrás) Távolság vektorok: ¨a szomszédok között cserélődnek 30 másodpercenként a válasz üzenetekben (hirdetésnek is nevezik) n Minden hirdetés: ¨ max. n 25 célt hirdet a hálózaton az AS-en belül Verziók ¨ RIP v 1 (RFC 1058) ¨ RIP v 2 (RFC 2453) 38

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP --- Példa z w A x D B y C Cél Hálózat w y z x …. Köv. Forg. Ir. A B B -…. D forgalomirányító táblája Ugrásszám 2 2 7 1. . 39

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP --- Példa Cél z w Cél Hálózat w y z x …. A hirdetése D felé Köv. Ugrás C 4 A x z D B C Köv. Forg. Ir. A B BA -…. D forgalomirányító táblája y Ugrásszám 2 2 75 1. . 40

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP --- Problémák n Robosztusság ¨ Egy csomópont rossz költséget hirdethet ¨ Egymás tábláját használják n A hiba terjed a hálózaton Lassú konvergencia n Végtelenig számlálás problémája n ¨A hálózat egy része leválik ¨ Hurkok keletkeznek 41

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP --- Megoldások n A “végtelen” legyen egy véges szám ¨ n RIP esetében ez 16 Osztott Horizont (Split horizon) Ne hirdessünk egy olyan útvonalat az adott szomszéd felé amit onnan tanultunk meg ¨ Részben megoldja a hurkokat ¨ n Osztott Horizont mérgezett utakkal (Split horizon with poisoning updates) ¨ n A hallott útvonalakat visszafelé végtelen távolsággal hirdetjük Indukált frissítések (triggered update) A gyorsabb konvergencia érdekében a változáskor azonnal frissítést küld ¨ Frissítés elárasztást okozhat ¨ n Gyors frissítések ¨ Amikor egy forgalomirányító indul akkor szól a többieknek akik azonnal elküldik állapotukat 42

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Osztott Horizont n B nem hirdet D felé menü útvonalakat C felé A/3 B/2 ¨ Amikor a C-D vonal n C nem áll át B-re ¨ Elkerülik C/1 D kiesik a “végtelenig számlálás” problémáját 43

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Osztott Horizont n --- nem biztos, hogy segít Nem iktatja ki a hurkokat minden esetben ¨A C és D közötti vonal kiesik A B C D 1. A és B nem küldi el a jelenlegi útvonált D felé C-nek 2. De A megtanulja, hogy B eléri D-t, így küld egy új útvonalat C-nek 3. C az A-tól megtanult útvonalat elküldi B -nek 4. B a C-től megtanult útvonalat elküldi Anak 5. A a B-től megtanult útvonalat elküldi Cnek 6. Hurok keletkezett 44

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP időzítők, számlálók n RFC ¨ Frissítés – 30 s (aszinkron) ¨ Lejárati idő – 180 s ¨ Szemét gyűjtés – 120 s n CISCO ¨ Frissítés – 30 s (aszinkron) ¨ Érvénytelen – 180 s ¨ Tartás (Hold. Down) – 120 s ¨ Törlés – 240 s 45

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP részletek UDP 520 -as port n Típusai: n ¨ RIPv 1 n üzenetszórás n osztályokat figyelembe vevő(nincs netmask!!!, határ router) ¨ RIPv 2 n többesküldés n osztálymentes n azonosítás n Csendes állomás 46

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. RIP hátrányai 15 méretű világ n 25 prefix/üzenet n Nagy hálózatokban gyakori változás esetén komoly sávszélesség igénye lehet n Lassú konvergencia (akár 7. 5 perc!!!) n 47

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Miért érdemes RIP-et választani? n Egyszerű implementálni ¨ Sok implementáció ¨ Jól ismert, egyszerű protokoll n Kicsi hálózatban kicsi erőforrás igény 48

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. Az előadás tartalma n n n Forgalomirányító algoritmusok Statikus forgalomirányítás Dinamikus forgalomirányítás ¨ Távolságvektor alapú ¨ Link állapot alapú Internet struktúra ¨ Forgalomirányítók, Kliensek ¨ Autonóm rendszerek (AS) Forgalomirányító algoritmus osztályok Tartományon Belüli Forgalomirányítás n RIP, IGRP, EIGRP , IS-IS, OSPF ¨ Tartományközi forgalomirányítás n BGP ¨ n n RIP v 1 RIP v 2 49

IP alapú hálózatok tervezése és üzemeltetése I. A következő előadás tartalma Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) n Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) n 50