I protocolli di Routing

(1)

Angelo Coiro - Antonio Cianfrani

I protocolli di Routing

(2)

INFOCOM Dept.

Introduzione al Routing



I router devono conoscere i possibili percorsi verso le reti remote, ciò è possibile mediante

•

Le informazioni ricevute dagli altri router (Routing Dinamico)

•

La configurazione eseguita dall’amministratore (Routing Statico)



Il Routing Statico è una tecnica non scalabile

•

Le route statiche devono essere configurate manualmente

•

In caso di cambi di topologia di rete è necessario che l’amministratore apporti le opportune variazioni alla configurazione delle route statiche

•

Elevata complessità gestionale in caso di reti di grandi dimensioni



Spesso i due tipi di routing, Statico e Dinamico, operano congiuntamente

(3)

INFOCOM Dept.

Configurazione di una route statica



Il comando per configurare una route statica è

R1(config)#ip route Dest_IP_Add SubNet_Mask A/B



Due possibili alternative



Soluzione A: è specificata l’interfaccia di uscita (è possibile solo in caso di link punto-punto)



Soluzione B: è specificato l’indirizzo IP del next-hop router (soluzione obbligatoria in caso di rete ethernet)



Una particolare route statica è la route di default:

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 {next-hop-address | outgoing interface]}

(4)

INFOCOM Dept.

Protocolli di routing



Un protocollo di routing è usato per comunicare tra i router e scambiarsi le informazioni di raggiungibilità relative alle reti



Le informazioni che un router riceve da un altro router sono usate per costruire e mantenere le routing table



Esempi di routing protocol



Routing Information Protocol (RIP)



Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)



Open Shortest Path First (OSPF)



Border Gateway Protocol (BGP)

(5)

INFOCOM Dept.

Convergenza dei protocolli di routing



Un aspetto fondamentale che caratterizza la prestazioni di un protocollo di routing è la velocità di convergenza



Un protocollo di routing giunge a convergenza quando tutti i router di una rete stanno operando con la stessa visione della rete stessa



Una convergenza veloce è desiderabile perché riduce il periodo di

tempo in cui i router potrebbero prendere decisioni di instradamento non corrette

(6)

INFOCOM Dept.

Autonomous System



Un Sistema Autonomo (AS) è un insieme di reti sotto un unico amministratore che condividono la stessa strategia di routing



Un AS è visto all’esterno come una unica entità



Ad un AS viene assegnato un identificatore di 16 bit

•

L’assegnazione può essere effettuata dall’ARIN (American

Registry of Internet Numbers), da un service provider o da un amministratore



Un AS fornisce la divisione dell’internet globale in reti più piccole, più facilmente gestibili

(7)

INFOCOM Dept.

Classificazione dei protocolli di routing



I protocolli di routing possono essere classificati in base ai principi di funzionamento in:



Distance vector: RIP, BGP



Link state: OSPF



Un’altra classificazione si basa sull’ambito in cui possono essere utilizzati:



Interior Gateway Protocol (IGP): internamente ad un sistema autonomo (RIP e OSPF)



Exterior Gateway Protocol (EGP): tra i sistemi autonomi (BGP)

(8)

Antonio Cianfrani

I protocolli di routing

Distance Vector

(9)

INFOCOM Dept.

Protocolli di routing distance vector (1/2)

Gli aspetti caratteristici dei protocolli di routing distance vector sono:

 Ciascun router comunica esclusivamente con i router adiacenti (vicini)

•

Due nodi sono adiacenti se sono direttamente connessi mediante la stessa sottorete

 I router inviano ai vicini dei messaggi contenenti la propria tabella di routing (ad eccezione dell’EIGRP)

 Tali messaggi sono inviati periodicamente (il periodo dipende dal protocollo: per il RIP è 30 secondi)

 Ogni percorso contenuto nei messaggi ha una distanza che

dipende dalla metrica utilizzata dal protocollo (per il RIP la

metrica è il numero di hop)

(10)

INFOCOM Dept.

Protocolli di routing distance vector (2/2)

 I router che utilizzano un protocollo di routing distance vector non hanno una visione globale della rete

 I router prima calcolano la propria tabella di routing

•

per ogni percorso vengono memorizzate due informazioni: costo e next-hop

•

le reti direttamente connesse compaiono con una distanza pari a 0

 Quando ricevono un messaggio applicano un algoritmo (Bellmann-

Ford) che consente di aggiornare la propria tabella di routing

solo se esistono percorsi nuovi o migliori (in base alla metrica)

(11)

Esempio (1/6)

Network Next-hop Distance Network Next-hop Distance Network Next-hop Distance

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

eth0 eth1 eth0 eth1 eth0 eth1

(12)

Esempio (2/6)

Network Next-hop Distance

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

(13)

Esempio (3/6)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

UPDATE

UPDATE UPDATE

(14)

Esempio (4/6)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 11.0.0.2 1

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

10.0.0.0 11.0.0.1 1 13.0.0.0 12.0.0.2 1

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 12.0.0.1 1

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

(15)

Esempio (5/6)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 11.0.0.2 1

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

10.0.0.0 11.0.0.1 1 13.0.0.0 12.0.0.2 1

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 12.0.0.1 1

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

UPDATE

UPDATE UPDATE

(16)

Esempio (6/6)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 11.0.0.2 1 13.0.0.0 11.0.0.2 2

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

10.0.0.0 11.0.0.1 1 13.0.0.0 12.0.0.2 1

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 12.0.0.1 1 10.0.0.0 12.0.0.1 2

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

(17)

INFOCOM Dept.



Uno dei principali problemi nell’utilizzo dei protocolli distance vector è la possibilità che si vengano a creare dei loop in rete

•

Un loop è una condizione in cui un pacchetto IP viene continuamente trasmesso tra due o più router senza mai raggiungere la propria

destinazione



E’ causato dalla lentezza del processo di aggiornamento delle tabelle di routing di un protocollo distance vector: prima che si giunga a

convergenza le tabelle di routing possono non essere consistenti



Effetti principali di un loop:

•

Viene saturata la banda di alcuni link

•

Il traffico dati non arriva a destinazione

•

Gli aggiornamenti di routing potrebbero andare persi e creare ulteriori loops

Il problema del routing loop (1/4)

(18)

INFOCOM Dept.

Il problema del routing loop (2/4)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 11.0.0.2 1 13.0.0.0 11.0.0.2 2

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

10.0.0.0 11.0.0.1 1 13.0.0.0 12.0.0.2 1

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 12.0.0.1 1 10.0.0.0 12.0.0.1 2

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

(19)

INFOCOM Dept.

Il problema del routing loop (3/4)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 11.0.0.2 1 13.0.0.0 11.0.0.2 2

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

10.0.0.0 11.0.0.1 1 13.0.0.0 12.0.0.2 1

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 12.0.0.1 1 10.0.0.0 12.0.0.1 2

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

UPDATE



R2 invia un aggiornamento ad R3 prima che R3 lo invii ad R2: tale aggiornamento contiene la route relativa alla rete 13.0.0.0

(20)

INFOCOM Dept.

Il problema del routing loop (4/4)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth0 2

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

R3 installa nella propria tabella di routing un percorso che in realtà non esiste:

•

Traffico IP  raggiunge il TTL massimo e viene scartato

•

Aggiornamenti di routing continui (Count to Infinity)

(21)

INFOCOM Dept.

Count to infinity (1/2)

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth1 0

12.0.0.0 11.0.0.2 1 13.0.0.0 11.0.0.2 2

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth1 0

10.0.0.0 11.0.0.1 1 13.0.0.0 12.0.0.2 3

12.0.0.0 eth0 0

13.0.0.0 eth0 2

11.0.0.0 12.0.0.1 1 10.0.0.0 12.0.0.1 2

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

Ogni volta che R3 (o R2) invia i propri aggiornamenti periodici, R2 (o R3) aggiorna la propria tabella di routing incrementando di 1 la distanza relativa alla rete 13.0.0.0.

UPDATE

(22)

INFOCOM Dept.

Count to infinity (2/2)

•

Il problema del Count to Infinity viene risolto introducendo una valore massimo di metrica (nel caso del RIP tale valore è pari a 16)

•

Quando una route raggiunge tale valore viene automaticamente marcata come irraggiungibile

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth0 0

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

UPDATE

(23)

INFOCOM Dept.



I protocolli distance vector prevedono diversi meccanismi, oltre alla definizione di una metrica massima, per minimizzare il problema dei loop:

•

Holddown timer

•

Split horizon

•

Route poisoning

•

Triggered Updates

Soluzioni al problema dei loop

(24)

INFOCOM Dept.



L’holddown timer consente all’informazione di irraggiungibilità di propagarsi in rete



Modalità di funzionamento:



Quando un router riceve un aggiornamento da un vicino che gli indica che una rete prima accessibile adesso non lo è più, il router marca la rete come tale e fa partire un holddown timer



Se arriva un update prima che tale timer si esaurisca dallo stesso vicino indicando che la rete in questione è di nuovo accessibile allora il timer è rimosso e la rete marcata come accessibile



Se un aggiornamento arriva da un router vicino diverso con una metrica migliore di quella originale allora il router marca la rete come accessibile e ferma l’holddown timer



Se prima che l’holddown timer scada si riceve un update da un

Holddown timer

(25)

INFOCOM Dept.



La regola dello Split Horizon prevede che un router non possa inviare

l’aggiornamento relativo ad una route sull’interfaccia da cui ha ricevuto tale aggiornamento



Lo Split Horizon potrebbe però anche impedire che informazioni corrette si propaghino. Per questo alcune volte è disabilitato dall’amministratore di rete

Split Horizon

R1 R2 R3

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

R2 non può inviare aggiornamenti relativi alla rete 13.0.0.0 verso R3

(26)

INFOCOM Dept.



Il Route Poisoning consiste nell’inviare all’interno dei messaggi di aggiornamento anche le route divenute irraggiungibili



Tale route vengono inviate con una distanza pari a 16 (unreachable)

Route Poisoning

10.0.0.0 eth0 0

11.0.0.0 eth0 0

12.0.0.0 eth0 0

R1

R3 R3

R2 R2

R1

10.0.0.0 11.0.0.0 12.0.0.0 13.0.0.0

.1 .1 .2 .1 .2 .1

Poison

(27)

INFOCOM Dept.



La causa dei loop è la lenta convergenza dei protocolli distance vector:

bisogna aspettare che gli aggiornamenti periodici si propaghino a tutti i router della rete.



Un modo per accelerare la convergenza è quello di consentire ad un aggiornamento relativo ad una nuova situazione topologica di essere immediatamente inviato da un router a i propri vicini, senza aspettare lo scadere del timer relativo agli aggiornamenti periodici



Nuova situazione topologica:



Interfaccia che cambia stato (up o down)



Network non più raggiungibile



Nuova network nella tabella di routing



Un tale aggiornamento è definito un Triggered Update

Triggered updates

(28)

Antonio Cianfrani

Routing Information Protocol (RIP)

(29)

INFOCOM Dept.

Il protocollo RIP

 RIP è un protocollo di routing distance vector

 Utilizza il numero di hops come metrica per l’individuazione del percorso migliore

 Una route con distanza pari a 16 è considerata irraggiungibile

 Gli aggiornamenti di routing vengono inviati broadcast ogni 30 secondi

 I messaggi RIP sono incapsulati in pacchetti UDP, in cui sia la porta di destinazione che quella di sorgente è posta pari a 520

 La distanza amministrativa del RIP è pari a 120

(30)

INFOCOM Dept.

RIPv1



RIP ha due versioni

•

Classful Routing Protocol (RIP v1)

•

Classless Routing Protocol (RIP v2)



RIPv1 non prevede all’interno dei messaggi RIP informazioni relative alla maschera di sottorete:



Quando un router riceve un messaggio relativo a una rete:

•

Utilizza la maschera di default basandosi sulla classe dell’indirizzo (classe A,B o C)

•

Utilizza la maschera dell’interfaccia su cui ha ricevuto l’informazione

(31)

INFOCOM Dept.

Configurazione del protocollo RIPv1 (1/2)

 Il comando “router rip” abilita RIP come protocollo di routing

 Il comando “network” è usato per istruire il router su quali interfacce RIP deve essere usato:

• Il RIP è abilitato sulle interfacce relative alle reti (direttamente connesse) specificate; tali interfacce invieranno e riceveranno i messaggi RIP

• Le network specificate saranno inserite nei messaggi

RIP inviati ogni 30 secondi

(32)

INFOCOM Dept.

Configurazione del protocollo RIPv1 (2/2)

 Se dopo il comando network viene inserito un indirizzo “non classful” il router automaticamente fa la correzione

R3(config)#router rip

R3(config-router)#network 192.168.4.0 R3(config-router)#network 192.168.5.1 R3#show running-config

!

router rip

network 192.168.4.0

(33)

INFOCOM Dept.

Verifica della configurazione di RIP

 Il comando show ip route mostra la tabella di routing

R 192.168.205.0/24 [120/3] via 151.100.37.8, 00:00:04, Eth0

indica il protocollo RIP

indirizzo e maschera della rete di destinazione distanza amministrativa

numero di hops next-hop router

tempo trascorso dall’ultimo aggiornamento (il prossimo tra 26 s) interfaccia locale da cui raggiungere la destinazione

(34)

I timers del RIP

Oltre al timer di 30 secondi per l’invio degli aggiornamenti periodici il RIP utilizza tre timers aggiuntivi



Invalid timer. Se una route precedentemente installata nella

routing table non viene aggiornata dopo 180 secondi(valore di default), viene marcata come invalida e la sua distanza viene posta pari a 16.



Flush timer. Se dopo 240 secondi (valore di defult) una route non

viene aggiornata, viene cancellata dalla tabella di routing.



Holddown timer. Utilizzato per limitare i loop, di default è pari a

180 secondi

(35)

INFOCOM Dept.

Verifica RIP: show ip protocols

(36)

Il comando passive-interface

 Il comando passive-interface serve per non inviare i messaggi RIP da una specifica interfaccia

 Il router continuerà a processare i messaggi RIP che provengono dall’interfaccia “passiva”.

 La network direttamente connessa all’interfaccia “passiva”

continuerà ad essere inserita tra le network degli aggiornamenti

RIP

(37)

Il debug del RIP

 Il comando debug ip rip abilita il debug a schermo del protocollo

RIP

(38)

Esercitazione Packet Tracer RIPv1

Configurare indirizzi interfaccie router Configurare RIP sui router

Configurare hosts

Verificare configurazione

10.0.0.0/8

192.168.0.0/24 ^RTR02

RTR01

SVC01

Net_C