Sieci komputerowe. Wykład 10: Urządzenia sieciowe. Routery

Transkrypt

1 Sieci komputerowe Wykład 10: Urządzenia sieciowe Routery Wykład prowadzony przez dr inż. Mirosława Hajdera dla studentów 3 roku informatyki, opracowany przez Joannę Pliś i Piotra Lasotę, 3 FD.

2 1 1. USŁUGI POŁĄCZENIOWE I BEZPOŁĄCZENIOWE W przypadku usług bezpołączeniowych nie jest wydzielany specjalny kanał transmisyjny łączący nadawcę z odbiorcą. Za poprawność transferu w szczególności odpowiadają systemy operacyjne nadawcy i odbiorcy. Metoda ta przeznaczona jest do realizacji krótkich transferów z jednoczesnym zapewnieniem maksymalnej przepustowości danej sieci. W usługach połączeniowych na czas transmisji zostawiany jest kanał połączeniowy pomiędzy nadawcą i odbiorcą. Pozwala to na efektywne przesyłanie dużych porcji informacji. Przykład: W tradycyjnej poczcie gdy chcemy mieć pewność, że list dojdzie, mamy dwa sposoby postępowania: 1. wysyłamy list zwykłym przekazem i umawiamy się z odbiorcą, że jak otrzyma przesyłkę, to zadzwoni, poczta nie jest więc obciążona potwierdzaniem, tylko my; 2. wysyłamy list polecony, w związku z czym to poczta potwierdza dojście przesyłki. Podobnie w sieciach komputerowych. W pierwszym przypadku, analogicznym do usług bezpołączeniowych, za poprawność połączenia odpowiada użytkownik, przez co sieć nie jest obciążona działaniami administracyjnymi. W drugim, wydzielany jest specjalny kanał transmisyjny, który odpowiada za realizację połączenia. Powoduje to jednak większe obciążenie sieci. Stosowanie jednej, albo drugiej usługi zależy przede wszystkim od długości transmisji i od tego na ile rozbudowana i nadmiarowana jest struktura sieci. Zakłada się, że jeśli czas połączenia przekracza 25-30% całej transmisji to powinno się stosować usługi połączeniowe. Dodatkowo w przypadku niewielkich struktur nie ma problemu z zastosowaniem usług połączeniowych, natomiast w przypadku bardzo rozległych sieci lepiej jest używać bezpołączeniowych. 2. WIELODROGI W SIECIACH Istnienie tras wielokrotnych gwarantuje: a) poprawę niezawodności sieci; b) optymalizację przepływów informacyjnych. Rozwiązanie takie wymaga jednak: a) określenia sposobu odnajdywania tras łączących nadawcę z odbiorcą; b) ocenę efektywności konkretnych połączeń. Podstawową charakterystyką systemów z trasami wielokrotnymi jest ich żywotność (lifeness).

3 Żywotnością nazywamy cechę systemów pozwalającą na funkcjonowanie w pełnym zakresie jakościowym i ograniczonym ilościowo w przypadku uszkodzenia części jego elementów składowych. 2 Wysoką żywotność systemu zapewnia się poprzez nadmiarowanie: czasowe sprzętowe informacyjne. Zwielakratnianie (nadmiarowanie) pozwala budować systemy odporne na uszkodzenia. Za pomocą technologii tej klasy budowane są głownie systemy newralgiczne. Przykłady nadmiarowania: czasowego w urządzeniach z dwoma procesorami, jeden procesor obliczeniowy, drugi techniczny, błąd odczytu przekazywany jest do procesora technicznego i dopiero w przypadku 15 niepowodzeń przerywany jest proces obliczeniowy; sprzętowego w samolotach istnieje wiele sposobów wysuwania podwozia, gdy jeden zawodzi włączany jest następny; informacyjnego w kodzie Heminga dołączane są dodatkowe bity do wykrywania błędów i ich poprawiania. 3. KRYTERIA OCENY TRASY Ponieważ określanie tras musi być wykonywane maszynowo, zastosowanie do tego celu kryteriów intuicyjnych jest niedopuszczalne. Metody oceny powinny być sformalizowane i charakteryzować się wysoką prostotą obliczeniową. Kryteriami takimi mogą być: ilość węzłów pośrednich przechodzonych na trasie pomiędzy nadawcą i odbiorcą; Na podstawie tablic routingu określamy ile węzłów jesteśmy zmuszeni przejść aby dojść do odbiorcy, czyli tzw. hopów. Wada: Hopy nie uwzględniają rzeczywistych odległości, przepustowości łączy, uszkodzeń. Na przykład: trasa Rzeszów Szczecin ma wiele węzłów na odległości 1,5 tys. km, zaś Sztokholm Nowy Jork ma tylko dwa węzły. Zaleta: Przy wyborze drogi o mniejszej ilości węzłów mniej węzłów będzie zaangażowanych w przesyłanie pakietu, czyli potrzebna będzie mniejsza moc obliczeniowa. przepustowość łączy; Gdy przepustowość wybranej trasy jest większa, zwiększa się również prawdopodobieństwo, że pakiet dojdzie do odbiorcy.

4 Dwie wyżej wymienione kategorie, nie są jedynymi kryteriami oceny trasy, można stosować również inne, np.: cenowe wybieramy tańsze łącza (np. w przypadku dzierżawienia); stopa błędu - jeśli łącze przeciążone, czyli stopa błędu duża to zmiana trasy; losowe ruchy Brauna (cząsteczkowe) pozornie bezsensowna, jednak w istocie jest to jedna z bardziej efektywnych metod trasowania, bardzo dobra w sieciach dociążonych, chociaż droga. W protokołach z wektorem odległości nie istnieje odzwierciedlenie faktycznej długości trasy. W metodzie tej konieczne jest rozgłaszanie tras polegające na wymianie tablic routingu pomiędzy sąsiednimi urządzeniami. Najstarszym protokołem z wektorem odległości jest RIP (Routing Information Protocol).Protokół ten był bardzo popularny, obsługuje go niemal każdy system operacyjny. Wadą RIPa była niedopracowana adresacja problem ten usunięto w drugiej wersji protokołu, która jednakże nie zyskała takiej popularności jak pierwotna wersja. W roku 1989 na bazie RIPa powstał IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), jest on stosowany wyłącznie w routerach CISCO. W 93 roku powstał EIGRP(Extended IGRP), ulepszony IGRP ROUTERY Są urządzeniami pracującymi na warstwie sieci. Wykonują one następujące funkcje: a) marszrutyzacja (trasowanie) b) filtracja pakietów Na poziomie, na którym pracuje router w modelu hierarchicznym istnieje możliwość określenia nadawcy, odbiorcy pakietu, a także typu usługi określanego w protokole IP. Dlatego router może pełnić funkcję filtru pakietów, lub prymitywnej ściany ogniowej (faktyczne ściany ogniowe pracują na wyższych warstwach). Nie jest to skuteczna ochrona sieci w przypadku ataku masowego ataku nie uchroni przed zablokowaniem systemu, jednakże można dzięki niemu np. ograniczyć pracownikom firmy dostęp do WWW. SIEĆ PUBLICZNA ROUTER Rys Filtracja pakietów przez router SIEĆ LOKALNA

5 4 W routerze umieszcza się access listy, w których definiuje się jakie pakiety do kogo, od kogo i jaka usługa jest blokowana na wyjściu z sieci lokalnej. c) ochrona kryptograficzna transmisji Protokół IP, który ma 32 lata, nie jest dostosowany pod względem bezpieczeństwa do obecnej sytuacji w sieciach komputerowych. Bardzo prosto za pomocą powszechnie dostępnych narzędzi przejąć hasło podczas zdalnej sesji użytkownika. Aby zabezpieczyć prywatność i dane, router może być wykorzystywany do szyfrowania sesji, transmisji. Np. w systemie bankowym, wewnątrz sieci informacja nie jest kodowana, a przy wyjściu na zewnątrz kodowaniem zajmuje się router. d) rozszerzona diagnostyka sieci Routery mogą zbierać informacje o pakietach i na ich podstawie stwierdzać o uszkodzeniach sieci, ale nie są w stanie przeprowadzić diagnostyki globalnej. W tym celu stosowany jest system rozproszony, czyli wszystkie dane są przesyłane z agentów, do centralnego routera. Routery mogą też blokować ruch rozgłoszeniowy który przeszedł przez switch e i mosty. Umożliwiają także wyławianie uszkodzonych pakietów. e) optymalizacja przepływu Przy przesyle większych informacji, korzystnie jest podzielić dane na mniejsze porcje (ponieważ w przypadku wystąpienia przekłamań łatwiej będzie powtórzyć tylko uszkodzoną część informacji). Podziału dokonuje interfejs sieciowy. W przypadku istnienia wielodróg różne porcje mogą iść innymi trasami, i dotrzeć w kolejności innej niż zostały wysłane. Router, w przeciwieństwie do przełącznika umożliwia scalenie takiej informacji. f) translacja protokołów W różnych segmentach sieci mogą być stosowane różne protokoły. Podobnie jak mosty, routery umożliwiają tłumaczenie, jednakże ze względu na większą złożoność tych protokołów tłumaczenie odbywa się wolniej. Wady urządzeń routerowych: wysoka cena spowodowana brakiem konkurencji na rynku producentów (dominująca pozycja CISCO powoli przemija, inni znaczący producenci to NORTEL TELECOM i ALCATEL); utrudnione sterowanie routerów pewne ograniczenia szybkości

6 Literatura [1] Vademecum teleinformatyka IDG Poland S.A r. [2] L. Petersen, B. Davie Sieci komputerowe podejście systemowe Nakom 2000 r. [3] Tom Sheldon, Wielka encyklopedia sieci komputerowych Robomatic 1999 r. 5