RETI DI CALCOLATORI II

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RETI DI CALCOLATORI II

Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

Ing. DANIELE DE CANEVA

RETI DI CALCOLATORI II

Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

a.a. 2009/2010

ARGOMENTI DELLA LEZIONE

IPv6

QoS oMPLS oIntServ oRSVP oDiffServ

oScheduling & Sorveglianza oFlow Routing

IPV6 IPv6

Primi anni del 1990 IETF inizia lo sviluppo della versione successiva a IPv4

MOTIVAZIONI:

• esaurimento degli indirizzi

• cogliere l’opportunità per migliorare funzionalità

IPV6 ESAURIMENTO DEGLI INDIRIZZI

• IPv4 utilizza indirizzi a 32 bit quindi circa 4.3 miliardi di indirizzi

indirizzi riservati: ricerca, broadcast, multi cast, privati e loopback

nel 1996 esauriti il 100% A, 62% B, 37% C

poco spazio per nuovi assegnamenti (1.3 miliardi circa)

IPV6 ESAURIMENTO DEGLI INDIRIZZI

• problema è stato arginato con il NAT e DHCP

NAT interrompe comunicazione end-to-end

• cellulari/pda

• Paesi emergenti

• elettronica pervasiva (auto, elettrodomestici, etc.)

La questione non è se ma quando!

Le previsioni dichiaravano un periodo che va dal 2008 al 2018

IPV6 PROGETTO IPng

Standardizzazione:

• nasce IPv5: subito dimenticato

• IPv6 definito in RFC 2460

Ci stiamo già muovendo:

• nel 2003 US DoD ha imposto compatibilità IPv6 a tutti i dispositivi delle sue reti

• 2008 US Gov: tutte le backbone delle sue agenzie in IPv6

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IPV6 IPv6

CARATTERISTICHE:

• indirizzamento a 128 bit

• indirizzi anycast

• header efficiente: header a dimensione fissa di 40 byte, eliminati alcuni campi di IPv4 o resi opzionali

• etichettatura e priorità di flusso: possibilità di etichettare un flusso

• sicurezza: caratteristiche di IPsec incluse in IPv6 come native e non accrocchio che c’era in IPv4

• mobilità: possibilità di roaming tra reti wireless senza perdere la connessione

IPV6 IPv6

Modifiche di rilievo, i grandi esclusi:

• frammentazione: se pacchetto troppo grande per un certo link il router restituisce un messaggio ICMP specifico

in RFC 2463 viene definito ICMP per IPv6: prevista riorganizzazione dei messaggi presenti nella versione precedente del protocollo e inglobate le funzionalità del protocollo IGMP

• checksum dell’intestazione: rimandato ai livelli superiori

inoltre evita che come in IPv4 la checksum debba essere ricalcolata ad ogni hop a causa del cambio dell’header (campo TTL)

IPV6 IPv6

Modifiche di rilievo, i grandi esclusi:

• opzioni: opzionali, se presenti sono indicate come intestazione successiva

IPV6 FORMATO DEGLI INDIRIZZI

xxxx: xxxx: xxxx: xxxx: xxxx: xxxx: xxxx: xxxx

IPV6 TIPOLOGIE DEGLI INDIRIZZI

Anycast: one-to-the-nearest, inviato all’interfaccia più vicina all’origine

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IPV6 TIPOLOGIE DEGLI INDIRIZZI

Multicast: iniziano per FF

• i successivi 4 bit definiscono il lifetime:

0: permanente

1: temporaneo

• i successivi 4 bit definiscono lo scope:

1 nodo

2 link

5 sito

8 organizzazione

E globale

IPV6 TIPOLOGIE DEGLI INDIRIZZI Unicast: definiti in RFC 4251

TIPI:

• globali

• riservati (1/256)

• privati

• loopback ::1

• non-specificato ::

utilizzato quando il mittente non conosce il proprio indirizzo

IPV6 INDIRIZZI PRIVATI

2 tipi:

• Site-local: da FEC:: a FFF::

o analoghi ai vecchi indirizzi privati o disaccoppiamento pubblico/privato

• Link-local: da FE8:: a FEB::

o nuovo concetto: valevoli solo all’interno della rete di livello 2, i router non li inoltrano

o utilizzo più comune per scoprire i vicini di livello 2 e per ottenere indirizzo pubblico

o uno per interfaccia

IPV6 INDIRIZZI GLOBALI

Formati da 2 componenti:

• Subnet ID:

site prefix di 48 bit (registro + prefisso ISP + info di sito)

subnet prefix di 16 bit

stessa compagnia può gestire fino a 65,536 subnet

• Interface ID:

• tipicamente viene utilizzata la funzionalità EUI-64 Extended Unique Identifier 64

IPV6 INDIRIZZI GLOBALI ^IP^V₆ EUI-64 Extended Unique Identifier 64

OUI del MAC nei primi 24 bit + (FF,FE) + 24 bit del NIC ID del MAC

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IPV6 ASSEGNAMENTO INDIRIZZI

METODI STATICI:

1. specificati a mano tutti i 128 bit

2. EUI-64: amministratore specifica solo Subnet ID, poi il dispositivo fa il resto

METODI DINAMICI:

1. DHCPv6

update del precedente protocollo, simile ma presenta alcune differenze

il processo inizia con invio di un DHCP solicit message verso il server DHCPv6 con trasmissione multicast all’indirizzo ALL_DHCP_Agents e utilizzando scope link-local affichè non venga inoltrato oltre il link locale

NOTA: se il server DHCPv6 non è nel link un

“relay” (es. un router) può inoltrare la richiesta verso ALL_DHCP_Agents con scope site local

configurazione statica per controllare quale DHCPv6 server deve rispondere

METODI DINAMICI:

2. STATELESS AUTOCONFIGURATION

estensione del DHCPv6 che opera senza server

pensato per cellulari, PDA, appliance e periferiche

il client utilizza i messaggi RA per creare l’indirizzo autonomamente:

1. presi i primi 64 bit dell’indirizzo del router 2. EUI-64 per creare l’Interface ID

IPV6 ROUTING IPv6

Molti protocolli disponibili:

RIPng, OSPFv3, IS-IS per IPv6, MP-BGP4, EIGRP per IPv6, …

RIPng:

• basato su RIPv2 utilizza pacchetti e indirizzi IPv6

• updates inviati all’indirizzo multicast ALL_RIP (FF02::9) su UDP porta 521

IPV6 DEPLOYMENT

DUAL STACKING

• router capace di gestire entrambi i protocolli

MPLS MPLS

Seconda metà anni 1990 sforzo industriale per migliorare il traferimento dei pacchetti IP

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MPLS MPLS

• intestazione aggiunta tra livello 2 e livello 3

necessari apparati compatibili: “label switched router”

MPLS MPLS

• FEC (Forwarding Equivalence Class) : destinazione e classe di servizio

possibilità di raggruppare destinazioni diverse

possibilità di associare più etichette alla stessa destinazione

• possibile utilizzo di stack MPLS

• possibile utilizzo con servizi differenziati e per creazione VPN

MPLS CREAZIONE DELLE TABELLE DI INOLTRO

• approccio data-driven: il primo router attraversato dal pacchetto contatta il router a valle e gli chiede di generare un’etichetta di flusso, poi si procede in modo ricorsivo

tecnica spesso utilizzata con ATM

necessità di evitare cicli: spesso utilizzata la tecnica dei

“fili colorati”

• approccio control-driven: tipicamente utilizzato per reti non ATM, ha molte varianti. All’accensione il router crea FEC per le destinazioni per le quali lui è router finale, assegna etichetta e la passa ai vicini.

durante costruzione del percorso si possono riservare risorse

INTSERV

INTEGRATED SERVICES

Tecnologia sviluppata dal 1995 al 1997 rivolta ad applicazioni unicast e multicast

caratteristiche sulle quali si basa:

• risorse riservate: i router devono conoscere la quantità di risorse (buffer, larghezza banda) riservate alle sessioni in corso

• impostazione della chiamata: la sessione che richiede risorse deve verificare che siano disponibili per mezzo della call setup

INTSERV

INTEGRATED SERVICES

Contenuto della chiamata:

• Rspec: definisce la specifica QoS richiesta

• Tspec: caratteristiche del traffico che il mittente intende inviare

il formato cambia in funzione del servizio richiesto (RFC 2210, RFC 2215)

necessario un protocollo specifico per la chiamata: RSVP (RFC 2210)

INTSERV

INTEGRATED SERVICES 2 principali classi di servizio:

• servizio garantito:

definito in RFC 2212

limiti ben precisi ai ritardi di coda che un pacchetto può subire nel router

• servizio controllato:

definito in RFC 2211

QoS che si avvicina molto a quella di un elemento di rete dedicato, pensata per applicazioni multimediali

o percentuale molto alta pck non scartata e ritardi prossimi a zero (?!?)

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RSVP RSVP (Resource reSerVation Protocol)

• protocollo di segnalazione per prenotazione delle risorse

utilizzato anche per MPLS-TE

• il software RSVP deve essere implementato oltre che nei router anche negli end-node

• ideato per alberi multicast

unicast come caso particolare

• orientato al ricevente: il nodo ricevente deve iniziare e mantenere la prenotazione delle risorse

approccio soft state

permette utenze eterogenee

RSVP RSVP (Resource reSerVation Protocol)

• sessione RSVP: uno o più flussi multicast (es. audio e video) che presentano lo stesso indirizzo multicast

• solo segnalazione, non stabilisce come attuarla!

DIFFSERV

DIFFERENTIATED SERVICES

Critiche a IntServ:

• scala: presume che router conoscano lo stato di ogni flusso che li attraversa

potenzialmente problematico nelle dorsali dove ci sono centinaia di migliaia di flussi

• modelli di servizio poco flessibili: contempla un numero ristretto di classi di servizio

DIFFSERV

IETF ha sviluppato l’architettura DiffServ che non gestisce i flussi ma classi di servizio definibili dall’operatore

DIFFSERV

DIFFERENTIATED SERVICES FUNZIONI PERIFERICHE:

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DIFFSERV

• PHB definito come comportamento osservabile all’esterno

• ogni operatore può definire le classi di traffico

Attualmente lo standard definisce 2 tipologie di PHB:

• EE (Expedited forwarding):

2 classi:

regolare

accelerato: per piccola porzione del traffico, transita come se non ci fossero altri pacchetti nella rete

• AF (Assured Forwording): definisce 4 classi di traffico e ripartisce pacchetti su 3 code con priorità diversa nei casi di congestione e necessità di scarto dei pacchetti

12 classi di servizio!

SCHEDULING

SCHEDULING

Tipicamente i pacchetti vengono gestiti in code che possono presentare diverse strategie di funzionamento

TIPOLOGIE:

• FIFO

detta anche FCFS (First Come First Served)

in caso di coda piena si applica la pck discard policy

SCHEDULING

SCHEDULING TIPOLOGIE:

• CODE CON PRIORITA’

più code che differenziano il tipo di pacchetti

non preemptive: la trasmissione di un non viene interrotta al sopraggiungere di un pacchetto di priorità più alta

SCHEDULING

• ROUND ROBIN

avvicendamento circolare tra le code

modalità conservativa: quando una classe è vuota vengono gestite le altre senza attendere

SCHEDULING

• WFQ (Weighted Fair Queuing)

possibilità di garantire banda minima

SORVEGLIANZA

SORVEGLIANZA

CARATTERISTICHE DEL TRAFFICO:

• tasso medio

! importante definire il periodo utilizzato per la media:

100 pacchetti al secondo non è equivalente a 6000 pacchetti al minuto

• tasso di picco: media su un tempo molto breve

• dimensione burst

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SORVEGLIANZA

LEAKY BUCKET

• algoritmo proposto da Turner nel 1986: sistema ad accodamento con singolo server a tempo di servizio costante

• trasforma un flusso irregolare in un flusso regolare appianando i picchi

SORVEGLIANZA

LEAKY BUCKET

• direttamente implementabile in ATM dove le celle hanno dimensione fissa,

• applicazione con IP imponendo il numero di byte al secondo

• molto rigido imporre velocità fissa

algoritmo Token Bucket

SORVEGLIANZA

TOKEN BUCKET

• il secchio contiene dei token generati periodicamente

• per essere trasmesso un pacchetto deve catturare un token

burst regolamentati: il numero massimo dei token è prestabilito

SORVEGLIANZA

TOKEN BUCKET

• i pacchetti non vengono mai scartati

• esiste la variante in cui il token è associato ai byte da trasmettere

• C = capacità del secchio, p = frequenza di arrivo dei token, S = lunghezza del burst, M = velocità max di output

C + pS = MS → S = C/(M - p)

! problema: il token bucket non permette di regolare l’intensità dei picchi

soluzione: mettere a valle un leaky bucket con velocità di output maggiore di p ma inferiore a M

FLOW ROUTIN

QoS & FLOW ROUTING Dr. Lawrence G. Roberts (DARPA)

• Draper Prize nel 2001 "for the development of the

FLOW ROUTIN

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FLOW ROUTING

QoS & FLOW ROUTING

IEEE SPECTRUM: A radical new router

http://spectrum.ieee.org/computing/networks/a-radical- new-router/

Flow routing resources:

http://www.packet.cc/