Routing dinamico

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Una presentazione che cerca di rendere comprensibile ai miei studenti l'ostico aspetto del routing dinamico.

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  • 1. Routing Dinamico
  • 2. Di cosa parlemo?Caratteristiche del routingDifferenze tra IGP e EGPAlgoritmi base di routingImplementazioni Prof. Marcello Missiroli
  • 3. Caratteristiche del routingOttimizzazione Deve a scegliere la strada migliore. La strada dipende dalla metrica (unità di misura per calcolare la lunghezza del percorso).Semplicità Minimizzare uso delle risorse hw e sw.Robustezza a fronte di guasti hardware, alto traffico, lalgoritmo deve continuare a lavorare.Rapidita di convergenzaFlessibilitàImparziailtà * Prof. Marcello Missiroli
  • 4. Classificazioni del routingStatico o DinamicoPercorso singolo o multiploGerarchici (divisione in zone, dominii o AS9Tipo di algoritmoTipo di Metrica (Hops o Cost) Prof. Marcello Missiroli
  • 5. Il routing staticoRichiede intervento umanoAccettabile solo in reti elementariNo fault tolerance Prof. Marcello Missiroli
  • 6. Il routing dinamicoIl routing dinamico usa protocolli che gli permette di scambiare dati aggiornati sullo stato della reteSulla base di questi dati, calcola la strada migliore per raggiungere la destinazionePermette ai routers di adattarsi rapidamente alle modifiche della topologia della reteMolto scalabile (al contrario del routing statico) Prof. Marcello Missiroli
  • 7. PProtocolli di routingI protocolli di routing dinamico usano vari meccanismi per distribuire le informazioni sullo stato della rete.Fatto questo, è possibile calcolare I percorsi tra due punti qualunque della rete.Gli algoritmi fanno riferimento ad una branca della matematica nota come “Teoria dei Grafi”.Non è semplice.Proprio no. Prof. Marcello Missiroli
  • 8. PProtocolli di routingLe varie reti e nodi che fanno parte di una organizzazione sono raggruppate in entità chiamate Sistemi AutonomiDefinizione formale: “un sistema autonomo (Autonomous System, AS), in riferimento ai protocolli di routing, è un gruppo di router e reti sotto il controllo di una singola e ben definita autorità amministrativa”I protocolli usati allinterno di un dato AS vengono definiti IGP (Interior Gateway Protocols)I protocolli che collegano diversi AS (si dicono invece EGP (Exterior Gateway Protocols) Prof. Marcello Missiroli
  • 9. PIGPGli IGP distribuiscono solo dati relativi allorganizzazione, nulla dellambiente esternoDevono adattarsi rapidamente agli errori e alle modifiche della reteTipicamente calcolano il percorso più breve tra due punti (di solito utilizzando la somma dei costi di ogni percorso)Esempi: RIP, IS-IS, OSPF Prof. Marcello Missiroli
  • 10. PIGP – Distance VectorPer I protocolli IGP si usano di solito due tipi di algoritmi: Distance vector e Link StateDistance vector Metafora: Chiamate un amico e gli chiedete di passare il messaggio a un altro amico. Chiamato anche “Routing per pettegolezzo”! Basato sullalgoritmo di Bellman-Ford Poco overhead Soggetto a incertezze e variabilità Non vedono lintera rete, ma si basano sulle informazioni ricevute dai vicini. Soggetto a “routing loops” e “count to infinity” Prof. Marcello Missiroli
  • 11. IGP – Distance Vector TABELLA DI A DEST NEXT C C C B 2 D B 2A B “Manda a me I pacchetti per raggiungere C e D” D Prof. Marcello Missiroli
  • 12. PIGP – Link StateLink State Metafora: Chiamate tutti gli amici che conoscete e date a tutti lo stesso messaggio. Rimuove lincertezza, al prezzo di elevato Overhead Ogni router ha una visione completa della rete Converge rapidamente a uno stato stabile Prof. Marcello Missiroli
  • 13. IGP – Link State DATABASE A B Esempio B B A C B D C B C D B “Io sono connesso a B D BA B “Io sono connesso a C e D” D “Io sono connesso a B Prof. Marcello Missiroli
  • 14. EsempiEsempiVediamo ora due simulazioni di RoutingUna piccola rete di soli 4 router. Si suppone che il costo da un router allaltro sia 1 (molto spesso non è così, e non è neppure un costo simmetrico)Simuliamo di accendere I router, per cui allinizio non hanno alcuna idea di come sia strutturata la rete. Prof. Marcello Missiroli
  • 15. Cold Start – Distance Vectorv A B 1 3 2 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 16. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0 v A B 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 17. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0 v A B 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 18. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0 v A B A 1 1 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D CA 3 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 19. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0 v A B A 1 1 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D CA 3 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 20. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 21. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 22. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1 B 2 1 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 23. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1 B 2 1 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 24. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1C 4 1 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 25. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1C 4 1 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 26. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1C 4 1 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 27. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1C 4 1 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 28. Gestire i problemiOra la rete ha assunto una configurazione stabileVediamo che accade se un nodo diventa indisponibile Prof. Marcello Missiroli
  • 29. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 1A 3 1C 4 1 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 30. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 31. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 32. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 ∞ D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 33. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 ∞ D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 34. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 ∞ D 2 ∞ 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 35. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 ∞ D 2 ∞ 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 36. DEST LINK C DEST LINK CA* Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 ∞ 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 37. DEST LINK C DEST LINK CA* Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 ∞ 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 ∞ B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 38. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 3 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 39. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 ∞A 3 1C 4 3 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 40. DEST LINK C DEST LINK CA Loc 0 B Loc 0D v 3 1 A B A 1 1B 1 1 1 C 2 1C 3 2 D 2 2 3 2DEST LINK C DEST LINK CD Loc 0 4 C Loc 0 D C D 4 3A 3 1C 4 3 B 2 1B 4 2 A 2 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 41. Link StateEsempiIn questo caso mostreremo solo il database presente in un nodo (gli altri sono una replica di quello) Prof. Marcello Missiroli
  • 42. A B 1Da A Link Costo 3 2 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 43. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1 3 2 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 44. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1 3 2 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 45. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1B A 1 1 3 2B C 2 1 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 46. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1B A 1 1 3 2B C 2 1 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 47. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1B A 1 1 3 2B C 2 1C B 2 1C D 4 1 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 48. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1B A 1 1 3 2B C 2 1C B 2 1C D 4 1 4 D C Prof. Marcello Missiroli
  • 49. A B 1Da A Link CostoA B 1 1A D 3 1B A 1 1 3 2B C 2 1C B 2 1C D 4 1 4D A 3 1 D CD C 4 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 50. Gestire i problemiPer gestire I problemi come la caduta di una connessione è necessario un campo in più, solitamente un timestamp o un contatore progressivo.Quando il router riceve un messaggio se il timestamp del database e minore del timestamp del messaggio, rimpiazza il record con il nuovo valore e diffonde il messaggio. se il timestamp del database e maggiore trasmette il valore del database in un nuovo messaggio, attraverso linterfaccia di arrivo. se sono uguali, non fa nulla Prof. Marcello Missiroli
  • 51. A B 1Da A Link Costo CountA B 1 1 1A D 3 1 1B A 1 1 1 3 2B C 2 1 1C B 2 1 1C D 4 1 1 4D A 3 1 1 D CD C 4 1 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 52. A B 1Da A Link Costo CountA B 1 1 1A D 3 1 1 count=2B A 1 1 1 3 2B C 2 1 1C B 2 1 1C D 4 1 1 4D A 3 1 1 D CD C 4 1 1 Prof. Marcello Missiroli
  • 53. A B 1Da A Link Costo CountA B 1 1 1A D 3 1 1B A 1 1 1 3 2B C 2 1 1C B 2 1 1C D 4 1 1 4D A 3 1 1 D CD C 4 ∞ 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 54. A B 1Da A Link Costo CountA B 1 1 1A D 3 1 1 count=1B A 1 1 1 3 2B C 2 1 1C B 2 1 1C D 4 1 1 4D A 3 1 1 D CD C 4 ∞ 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 55. A B 1Da A Link Costo CountA B 1 1 1A D 3 1 1 Obsoleto, InviaB A 1 1 1 3 aggiornamento 2B C 2 1 1C B 2 1 1C D 4 1 1 4D A 3 1 1 D CD C 4 ∞ 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 56. A B 1Da A Link Costo CountA B 1 1 1A D 3 1 1 count=2B A 1 1 1 3 2B C 2 1 1C B 2 1 1C D 4 1 1 4D A 3 1 1 D CD C 4 ∞ 2 Prof. Marcello Missiroli
  • 57. Protocolli reali: RIPE il protocollo più semplice e diffusoUsa lalgoritmo Distance VectorEsite in due versioni: RIP-1 (classful) e RIP-2 (classless)La metrica è numero dei salti (15 salti è il massimo, 16 è considerato “infinito”)I pacchetti RIP sono impacchettati dentro normali pacchetti IP e UDP (porta 520)Aggiornato via broadcast ogni 30 secondi. 3 minuti di inattività la distanza è fissata allinfinito Prof. Marcello Missiroli
  • 58. Protocolli reali: OSPFAcronimo di Open Shortest Path FirstBasato su Link State database distribuito procedura di flooding definizione di adjacency records speciali per routes esterne. Prof. Marcello Missiroli
  • 59. Protocolli reali: OSPF(2)Utilizza il concetto di gerarchiaGarantisce un basso utilizzo di CPU e memoria.Utilizzato su Internet.Raccomandato dalla IAB in sostituzione di RIP.Progettato per : Separare hosts e routers Utilizzo su reti broadcast (Ethernet, Token Ring o FDDI) Utilizzo su reti non broadcast X.25 o ATM Suddividere grandi reti in aree Prof. Marcello Missiroli
  • 60. Protocolli EsterniIn questo caso, la politica di routing permette di riunire le informazioniPermette una maggiore scalabilità, perché le tabelle di routing risultano ridotte.Permette inoltre di scegliere la strada migliore basandosi su molti aspetti (spesso non del tutto imparziali) Prof. Marcello Missiroli
  • 61. Protocolli Reali: EGPIl primo protocollo usato in questo aspetto fu Exterior Gateway Protocol (EGP) v3, ideato nell1982Permetteva il controllo polucy-based, ma Soggetto a routing loop Non supportava CIDRORA E CONSIDERATO OBSOLETO Prof. Marcello Missiroli
  • 62. Protocolli Reali: BGPSuccessore di EGPConnessione affidabile i router adiacenti comunicano attraverso una connessione di livello trasporto (TCP), che ne garantisce laffidabilita.Protocollo Path Vector Variante del Distance vector: per ogni destinazione IP è fornita la sequenza di (AS) da attraversare; inoltre, elimona il proil problema del conteggio a infinito. Prof. Marcello Missiroli
  • 63. Protocolli Reali: BGP (2)Destinazioni IP sono espresse tramite prefissi di indirizzo (CIDR) I router possono aggregare le informazioni di routing ricevute prima di propagarle diminuzione del traffico di routing diminuzione delle dimensioni delle basi dati nei router.Decision Process Ogni router ha un algoritmo per fare una classifica dei percorsi alternativi. Prof. Marcello Missiroli
  • 64. Riferimentihttp://netgroup-serv.polito.it/nettuno/di Stefano Barberis(Stefano.Barberis@venaria.marelli.it)http://www.slideshare.net/sfouant/ip-routing-tutorial-2495478 (IP RoutingTutorial, di Stefan Fouant)Reti di Calcolatori (A. Tanenbaum) Prof. Marcello Missiroli
  • 65. LicenzaProf. Marcello Missiroli(prof.missiroli@gmail.com)You are free: to Share — to copy, distribute and transmit the work to Remix — to adapt the work to make commercial use of the workUnder the following conditions: Attribution — You must attribute the work in the manner specified by the author or licensor (but not in any way that suggests that they endorse you or your use of the work). Share Alike — If you alter, transform, or build upon this work, you may distribute the resulting work only under the same or similar license to this one. Prof. Marcello Missiroli