Routing dinamico

Di cosa parlemo?
Caratteristiche del routing
Differenze tra IGP e EGP
Algoritmi base di routing
Implementazioni

Prof. Marcello Missiroli

Caratteristiche del routing
Ottimizzazione
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, l'algoritmo deve
continuare a lavorare.
Rapidita' di convergenza
Flessibilità
Imparziailtà *

Classificazioni del routing
Statico o Dinamico
Percorso singolo o multiplo
Gerarchici (divisione in zone, dominii o AS9
Tipo di algoritmo
Tipo di Metrica (Hops o Cost)


Il routing statico
Richiede intervento umano
Accettabile solo in reti elementari
No fault tolerance


Il routing dinamico
Il routing dinamico usa protocolli che gli permette di
scambiare dati aggiornati sullo stato della rete
Sulla base di questi dati, calcola la strada migliore
per raggiungere la destinazione
Permette ai routers di adattarsi rapidamente alle
modifiche della topologia della rete
Molto scalabile (al contrario del routing statico)


PProtocolli di routing
I 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.


PProtocolli di routing
Le varie reti e nodi che fanno parte di una
organizzazione sono raggruppate in entità
chiamate Sistemi Autonomi
Definizione 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 all'interno di un dato AS vengono
definiti IGP (Interior Gateway Protocols)
I protocolli che collegano diversi AS (si dicono invece
EGP (Exterior Gateway Protocols)

PIGP
Gli IGP distribuiscono solo dati relativi
all'organizzazione, nulla dell'ambiente esterno
Devono adattarsi rapidamente agli errori e alle
modifiche della rete
Tipicamente calcolano il percorso più breve tra due
punti (di solito utilizzando la somma dei costi di
ogni percorso)
Esempi: RIP, IS-IS, OSPF


PIGP – Distance Vector
Per I protocolli IGP si usano di solito due tipi di
algoritmi: Distance vector e Link State
Distance vector
Metafora: Chiamate un amico e gli chiedete di passare il
messaggio a un altro amico.
Chiamato anche “Routing per pettegolezzo”!
Basato sull'algoritmo di Bellman-Ford
Poco overhead
Soggetto a incertezze e variabilità
Non vedono l'intera rete, ma si basano sulle informazioni
ricevute dai vicini.
Soggetto a “routing loops” e “count to infinity”

IGP – Distance Vector

TABELLA DI A
DEST NEXT C
C
C B 2
D B 2
A B

“Manda a me I pacchetti per
raggiungere C e D” D


PIGP – Link State
Link State
Metafora: Chiamate tutti gli amici che conoscete e date a
tutti lo stesso messaggio.
Rimuove l'incertezza, al prezzo di elevato Overhead
Ogni router ha una visione completa della rete
Converge rapidamente a uno stato stabile


IGP – Link State
DATABASE
A B

Esempio
B
B
A
C
B D
C B C
D B “Io sono connesso a B
D B

A B

“Io sono connesso a C e D”
D

“Io sono connesso a B


Esempi
Esempi
Vediamo ora due simulazioni di Routing
Una piccola rete di soli 4 router. Si suppone che il
costo da un router all'altro sia 1 (molto spesso non
è così, e non è neppure un costo simmetrico)
Simuliamo di accendere I router, per cui all'inizio non
hanno alcuna idea di come sia strutturata la rete.


Cold Start – Distance Vector

v A B
1

3 2

4
D C


DEST LINK C DEST LINK C
A Loc 0 B Loc 0
v A B
1

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C


A Loc 0 B Loc 0
v A B A 1 1
1

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C
A 3 1


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
1

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 1
A 3 1


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 1
A 3 1
B 2 1
A 2 2


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
D 2 2

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 1
A 3 1
C 4 1 B 2 1

B 4 2 A 2 2


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 2 D 2 2

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 1
A 3 1
C 4 1 B 2 1

B 4 2 A 2 2


Gestire i problemi
Ora la rete ha assunto una configurazione stabile
Vediamo che accade se un nodo diventa
indisponibile


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 2 D 2 2

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 ∞
A 3 1
C 4 ∞ B 2 1

B 4 2 A 2 2


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 ∞ D 2 2

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 ∞
A 3 1
C 4 ∞ B 2 1

B 4 2 A 2 2


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 ∞ D 2 ∞

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 ∞
A 3 1
C 4 ∞ B 2 1

B 4 2 A 2 2


A* Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 2 D 2 ∞

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 ∞
A 3 1
C 4 ∞ B 2 1

B 4 2 A 2 2


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 2 D 2 2

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 ∞
A 3 1
C 4 3 B 2 1

B 4 2 A 2 2


A Loc 0 B Loc 0
D v
3 1
A B A 1 1
B 1 1 1 C 2 1
C 3 2 D 2 2

3 2


D Loc 0 4 C Loc 0
D C D 4 3
A 3 1
C 4 3 B 2 1

B 4 2 A 2 2


Link State
Esempi
In questo caso mostreremo solo il database
presente in un nodo (gli altri sono una replica di
quello)


A B
1
Da A Link Costo

3 2

4
D C


A B
1
Da A Link Costo
A B 1 1
A D 3 1
3 2

4
D C


A B
1
Da A Link Costo
A B 1 1
A D 3 1
B A 1 1 3 2
B C 2 1

4
D C


A B
1
Da A Link Costo
A B 1 1
A D 3 1
B A 1 1 3 2
B C 2 1
C B 2 1
C D 4 1
4
D C


A B
1
Da A Link Costo
A B 1 1
A D 3 1
B A 1 1 3 2
B C 2 1
C B 2 1
C D 4 1
4
D A 3 1 D C
D C 4 1


Gestire i problemi
Per 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
l'interfaccia di arrivo.
se sono uguali, non fa nulla


A B
1
Da A Link Costo Count
A B 1 1 1
A D 3 1 1
B A 1 1 1 3 2
B C 2 1 1
C B 2 1 1
C D 4 1 1
4
D A 3 1 1 D C
D C 4 1 1


A B
1
A B 1 1 1
A D 3 1 1

count=2
B A 1 1 1 3 2
B C 2 1 1
C B 2 1 1
C D 4 1 1
4
D A 3 1 1 D C
D C 4 1 1


A B
1
A B 1 1 1
A D 3 1 1
B A 1 1 1 3 2
B C 2 1 1
C B 2 1 1
C D 4 1 1
4
D A 3 1 1 D C
D C 4 ∞ 2


A B
1
A B 1 1 1
A D 3 1 1 count=1
B A 1 1 1 3 2
B C 2 1 1
C B 2 1 1
C D 4 1 1
4
D A 3 1 1 D C
D C 4 ∞ 2


A B
1
A B 1 1 1
A D 3 1 1 Obsoleto,
Invia
B A 1 1 1 3 aggiornamento 2
B C 2 1 1
C B 2 1 1
C D 4 1 1
4
D A 3 1 1 D C
D C 4 ∞ 2


A B
1
A B 1 1 1
A D 3 1 1 count=2
B A 1 1 1 3 2
B C 2 1 1
C B 2 1 1
C D 4 1 1
4
D A 3 1 1 D C
D C 4 ∞ 2


Protocolli reali: RIP
E' il protocollo più semplice e diffuso
Usa l'algoritmo Distance Vector
Esite 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 all'infinito


Protocolli reali: OSPF
Acronimo di Open Shortest Path First
Basato su Link State
database distribuito
procedura di flooding
definizione di adjacency
records speciali per routes esterne.


Protocolli reali: OSPF(2)
Utilizza il concetto di gerarchia
Garantisce 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


Protocolli Esterni
In questo caso, la politica di routing permette di
riunire le informazioni
Permette 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)


Protocolli Reali: EGP
Il primo protocollo usato in questo aspetto fu Exterior
Gateway Protocol (EGP) v3, ideato nell'1982
Permetteva il controllo polucy-based, ma
Soggetto a routing loop
Non supportava CIDR
ORA E' CONSIDERATO OBSOLETO


Protocolli Reali: BGP
Successore di EGP
Connessione affidabile
i router adiacenti comunicano attraverso una connessione
di livello trasporto (TCP), che ne garantisce l'affidabilita'.
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.


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.


Riferimenti
http://netgroup-serv.polito.it/nettuno/
di Stefano Barberis
(Stefano.Barberis@venaria.marelli.it)
http://www.slideshare.net/sfouant/ip-
routing-tutorial-2495478 (IP Routing
Tutorial, di Stefan Fouant)
Reti di Calcolatori (A. Tanenbaum)


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