Lo strato di rete (3/3)
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(2) Sommario della lezione di oggi: Lo strato di rete (3/3). Servizi e protocolli dello strato di rete Reti a circuito virtuale vs reti a datagramma Struttura di un router Inoltro e indirizzamento in Internet: il protocollo IP Instradamento in Internet. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 2.
(3) Instradamento protocollo Obiettivo: determinare un “buon” percorso (sequenza di router) attraverso la rete da sorgente a destinazione.. ritardo sul link costo in denaro del ink livello di congestione del link. 5 2. A. B 2. 1. D. 3. C 3. 1. 5. F. 1. E. 2. La rete è formalizzata come grafo dove: i nodi sono i router gli archi sono i link il costo associato ad un arco è uno dei seguenti:. per “buon” percorso tipicamente si intende percorso a costo minimo altre def. sono possibili. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 3.
(4) Instradamento:. una classificazione degli algoritmi Globale o decentralizzato?. Statico o dinamico?. Globale: tutti i router hanno completa info su topologia e costi dei link algoritmi “link state” Decentralizzato: ogni router conosce i vicini connessi fisicamente e costi di link ai vicini processo iterativo di calcolo, scambio di info con i vicini algoritmi “distance vector”. Statico: le rotte cambiano lentamente nel tempo Dinamico: le rotte cambiano più rapidamente aggiornamento periodico in risposta ai cambiamenti nei costi dei link. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 4.
(5) Instradamento gerarchico Il nostro studio sull’instradamento si baserà sulla assunzione semplificativa di rete “piatta” cioè, tutti i router eseguono lo stesso algoritmo di instradamento. La realtà di Internet deve tener conto di: scalabilità dell’instradamento autonomia amministrativa delle reti di Internet. scala. costo di esecuzione calcoli, immagazinamento e comunicazione delle informazioni di instradamento cresce al crescere dei router. autonomia amministrativa internet = rete di reti ogni amministratore di rete può voler controllare le politiche di instradamento nella rete che gestisce. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 5.
(6) Instradamento gerarchico (cont.) Aggregazione di router in regioni, “autonomous systems” (AS) router nello stesso AS eseguono medesimo protocollo di instradamento (“intraAS” routing) router in differenti AS possono eseguire diversi protocolli di instradamento intra-AS. gateway routers Router speciali negli AS eseguono protocolli di instradamento intra-AS con tutti gli altri router all’interno di AS sono anche responsabili dell’instradamento verso destinazioni esterne eseguono un protocollo di. instradamento interAS con altri router di gateway. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 6.
(7) Instradamento gerarchico (cont.) C.b. a. C. B.a A.a. b. A.c d A. a b. a. c B. b. c. Strato di rete inter-AS, intra-AS routing in gateway A.c. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). Strato di collegamento Strato fisico. 7.
(8) Instradamento in Internet Internet consiste di Autonomous Systems (AS) interconnessi l’uno con l’altro: Stub AS: piccola azienda Multihomed AS: grande azienda (no transit) Transit AS: provider. Instradamento a due livelli: Intra-AS: l’amministratore è responsabile delle scelte Inter-AS: standard unico. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 8.
(9) Gerarchia di AS in Internet Inter-AS border (exterior gateway) routers. Intra-AS interior (gateway) routers dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 9.
(10) Instradamento intra-AS in Internet I protocolli per l’instradamento intra-AS in Internet sono noti anche come protocolli per gateway interni (Interior Gateway Protocols, IGP) IGP più comunemente usati sono: RIP: Routing Information Protocol OSPF: Open Shortest Path First. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 10.
(11) Instradamento intra-AS in Internet: RIP (Routing Information Protocol). Incluso in BSD-UNIX Distribution nel 1982 Basato sull’approccio distance vector Metrica di distanza: # di hop (max = 15 hop) Vettori di distanza: scambiati ogni 30 sec mediante messaggi di replica (detti anche avvisi ) Ogni annuncio: percorso fino a 25 reti di destinazione. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 11.
(12) Instradamento intra-AS in Internet: RIP (cont.). z w. A. x. D. y. B. C Destination Network. w y z x. ….. Next Router. Num. of hops to dest.. ….. ..... A B B --. 2 2 7 1. Tabella di instradamento in D dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 12.
(13) Instradamento intra-AS in Internet: RIP (cont.) Se nessun avviso pervenuto dopo 180 sec --> vicino/link dichiarato morto percorso attraverso il vicino viene invalidato nuovo avviso inviato ai vicini i vicini a turno inviano nuovi avvisi (se le loro tabelle di instradamento sono cambiate) info su link failure si propaga rapidamente all’intera rete poison reverse usato per prevenire i cicli pingpong (distanza infinita = 16 hop). dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 13.
(14) Instradamento intra-AS in Internet: RIP (cont.). Le tabelle di instradamento RIP sono gestite da un processo a livello di applicazione denominato routed (un demone) annunci inviati in pacchetti UDP, ripetuti periodicamente. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 14.
(15) Instradamento intra-AS in Internet: RIP (cont.). Router: giroflee.eurocom.fr Destination -------------------127.0.0.1 192.168.2. 193.55.114. 192.168.3. 224.0.0.0 default. Gateway Flags Ref Use Interface -------------------- ----- ----- ------ --------127.0.0.1 UH 0 26492 lo0 192.168.2.5 U 2 13 fa0 193.55.114.6 U 3 58503 le0 192.168.3.5 U 2 25 qaa0 193.55.114.6 U 3 0 le0 193.55.114.129 UG 0 143454. Tre reti di classe C attaccate (LAN) Il router conosce solo percorsi alle LAN attaccate Interfaccia di loopback (per il debugging): 127.0.0.1 Route multicast address: 224.0.0.0 Router di default usato per “go up” dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 15.
(16) Instradamento intra-AS in Internet: OSPF (Open Shortest Path First). Protocollo “aperto”, cioè pubblicamente disponibile Basato sull’approccio link-state Annunci disseminati all’intero AS (via flooding) Annuncio OSPF porta una entry per ogni router vicino. Caratteristiche avanzate rispetto a RIP Sicurezza: autenticazione messaggi (per prevenire intrusioni maligne); uso di connessioni TCP Percorsi multipli con lo stesso costo per ogni link, molteplici metriche di costo per diversi tipologie di servizio (p.es., costo del link satellitare impostato a “low” per il best effort; “high” per il real time) Supporto integrato uni- e multicast OSPF gerarchico in grossi dominii. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 16.
(17) Instradamento intra-AS in Internet: OSPF gerarchico. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 17.
(18) Instradamento intra-AS in Internet: OSPF gerarchico (cont.). Gerarchia a due livelli: area locale, dorsale. Annunci link-state solo nell’area ogni nodo ha dettagliata topologia di area; conosce solo direzione (il percorso più breve) alle reti in altre aree. Area border routers: “riassumono” distanze alle reti nella propria area, inviano avvisi ad altri router di Area Border. Backbone routers: eseguono instradamento OSPF limitato alla dorsale. Boundary routers: connettono ad altri AS.. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 18.
(19) Instradamento inter-AS in Internet: BGP (Border Gateway Protocol). Standard de facto per instradamento inter-AS. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 19.
(20) Instradamento inter-AS in Internet: BGP (cont.). Basato sull’approccio path-vector (simile al distancevector) Ogni Border Gateway invia in broadcasting ai pari (peer) il percorso intero (cioè la sequenza di AS) alla destinazione E.g., Gateway X potrebbe inviare il suo percorso alla destinazione Z: Path (X,Z) = X,Y1,Y2,Y3,…,Z. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 20.
(21) Instradamento inter-AS in Internet: BGP (cont.). Supponiamo che: il gateway X invia al peer gateway W il. proprio percorso a costo minimo verso Z W potrebbe o non potrebbe selezionare il percorso offerto da X per una delle seguenti ragioni: costo, politica (non transita attraverso AS concorrenti), ragioni di prevenzione di loop. Se W seleziona il percorso annunciato da X, allora: Path (W,Z) = W, Path (X,Z) Nota: X può controllare il traffico in ingresso controllando gli annunci di percorso ai suoi pari: p.es., non vuole instradare traffico verso Z -> non annuncia nessun percorso verso Z dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 21.
(22) Instradamento inter-AS in Internet: BGP (cont.). I messaggi BGP sono scambiati usando TCP. OPEN: apre connessione TCP al pari ed autentica il mittente UPDATE: annuncia un nuovo percorso (o withdraws old) KEEPALIVE tiene la connessione viva in assenza di UPDATES; riconosce anche richieste OPEN NOTIFICATION: riporta errori nei precedenti msg; usato anche per chiudere la connessione. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 22.
(23) Instradamento intra- e inter-AS: perché differenziare?. Politica: Inter-AS: amministratore vuole il controllo su come viene instradato il suo traffico, su chi instrada attraverso la sua rete. Intra-AS: amministratore singolo, così nessuna decisione politica è necessaria Scala: instradamento gerarchico risparmia grandezza di tabella, ridotto traffico di aggiornamento Prestazioni: Intra-AS: enfasi su prestazioni Inter-AS: politica potrebbe dominare su prestazioni dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 23.
(24) Sommario della prossima lezione: Lo strato di rete (3bis/3). Servizi e protocolli dello strato di rete Reti a circuito virtuale vs reti a datagramma Struttura di un router Inoltro e indirizzamento in Internet: il protocollo IP Instradamento in Internet Approfondimento sugli algoritmi di instradamento. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (3/3). 24.
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