DR INŻ. ROBERT WÓJCIK DR INŻ. JERZY DOMŻAŁ PODSTAWY RUTINGU IP WSTĘP DO SIECI INTERNET Kraków, dn. 7 listopada 2016 r.
PLAN Ruting a przełączanie Klasyfikacja rutingu Ruting statyczny Ruting dynamiczny Protokoły rutingu wektora odległości stanu łącza Metryka protokołu Protokół ARP
RUTER ANG. ROUTER Cechy: pracuje w warstwie 3 modelu OSI wymaga odpowiedniej konfiguracji przekazuje pakiety na odpowiednie interfejsy Zadania rutera: zapewnia komunikację pomiędzy sieciami przekazuje pakiety na odpowiednie interfejsy dodatkowe usługi (np. DHCP)
PRZEŁĄCZNIK A RUTER Ruter: urządzenie, które korzysta z nagłówków warstwy sieci (np. IP) do podjęcia decyzji, do którego portu przesłać informację (np. seria Cisco 7000) Przełącznik: urządzenie, które korzysta z nagłówków warstwy łącza danych (np. Ethernet) do podjęcia decyzji, do którego portu przesłać informację (np. seria Cisco Catalyst 2900)
POWTÓRKA Z LABORATORIUM Czy działa to Połączenie? PC 1 Ruter PC 2
POWTÓRKA Z LABORATORIUM Czy działa to Połączenie? PC 1 Ruter R1 Ruter R2 PC 2
RUTING od: A do: B??? PC 1 IP: A Ruter R1 Ruter R2 PC 2 IP: B
RUTING Ruting to zestaw wskazówek, jak przejść z jednej sieci do innej. Ruter tablica rutingu adres IP przeznaczenia
TABLICA RUTINGU (TABLICA TRASOWANIA) Tablica rutingu - spis wskazujący, przez które sąsiadujące z routerem węzły sieci prowadzi trasa do węzłów oddalonych. Router# show ip route <legenda> Gateway of last resort is not set R 192.168.1.0/24 [120/1] via 10.0.0.1, 00:00:07, Fa0/0 R 192.168.2.0/24 [120/1] via 10.0.0.1, 00:00:07, Fa0/0 R 192.168.3.0/24 [120/1] via 10.0.0.1, 00:00:07, Fa0/0 O 192.168.4.0/24 [110/5] via 10.0.1.1, 00:01:00, S0/1/0
RUTING od: A do: B IP: B via Eth1 PC 1 IP: A Ruter R1 Ruter R2 PC 2 IP: B
RUTERY PC 1 Ruter PC 2 Czy ten ruter również będzie zaglądał do tablicy rutingu?
PODZIAŁ RUTINGU Ruting statyczny trasy są definiowane i ustawiane przez administratora Ruting dynamiczny odpowiedni protokół ustawia trasy
RUTING STATYCZNY 3 etapy: administrator konfiguruje trasę trasa zostaje dodana do tablicy rutingu ruter używa tej trasy do rutingu pakietów Konfiguracja: Router(config)# ip route <sieć> <maska> <int> Router(config)# ip route <sieć> <maska> <next-hop> np. Router(config)# ip route 192.168.0.0 255.255.255.0 Serial 0/0
RUTING STATYCZNY ZALETY I WADY Zalety Może służyć jako rozwiązanie zapasowe (jako trasa alternatywna) Łatwość konfigurowania Nie zajmuje zasobów rutera (np. CPU i pamięci) Wymaga znajomości topologii sieci > bezpieczeństwo Wady Każda zmiana w sieci wymaga ręcznej rekonfiguracji Kłopoty związane ze skalowalnością w rozległych topologiach
TRASY STATYCZNE Na R1: IP B jest osiągalne przez interfejs E1 Na R2: IP A jest osiągalne przez interfejs E2 E1 E2 PC 1 IP: A Ruter R1 Ruter R2 PC 2 IP: B
TRASA DOMYŚLNA Ruter odrzuca pakiet gdy nie znajdzie pasującej sieci Utrzymywanie wszystkich sieci w tablicy rutingu jest niepraktyczne Dlatego najczęściej wprowadza się tzw. trasę domyślną: Router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 <int> Trasa domyślna to w rzeczywistości normalna trasa statyczna!
TRASY DOMYŚLNE Na R1: Trasa domyślna przez interfejs E1 Na R2: Trasa domyślna przez interfejs E2 E1 E2 PC 1 IP: A Ruter R1 Ruter R2 PC 2 IP: B
DLACZEGO WSZYSTKIE PAKIETY NIE IDĄ TRASĄ DOMYŚLNĄ? Na który interfejs należy przesłać pakiet o adresie docelowym: 192.168.3.1? Router# show ip route C 200.200.200.0/24 is directly connected, Serial0/1 S 192.168.1.0/24 is directly connected, FastEthernet0/0 S 192.168.2.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1 S 192.168.3.0/24 is directly connected, FastEthernet0/2 S 192.168.0.0/16 is directly connected, Serial0/2 S* 0.0.0.0/0 is directly connected, Serial0/0 Ruter wybiera najbardziej precyzyjnie dopasowanie (to o najdłuższej masce)!
RUTING DYNAMICZNY Odpowiednie protokoły wykonują pracę za administratora. 5 etapów: administrator włącza protokół rutingu na wszystkich urządzeniach i konfiguruje go rutery wymieniają informacje między sobą *ruter wyznacza najkrótszą trasę do każdej sieci trasy zostają dodane do tablic rutingu ruter używa tych tras do rutingu pakietów * ten proces działa różnie w różnych protokołach
RUTING DYNAMICZNY ELEMENTY Protokół komunikacyjny Zbiór komunikatów służących wykrywaniu, nawiązywaniu sąsiedztwa oraz do wymiany informacji o trasach Algorytm doboru trasy Jest wykorzystywany do wyznaczania najlepszej trasy prowadzącej do określonej sieci docelowej
RUTING DYNAMICZNY ZALETY I WADY Zalety Zmiany w sieci są automatycznie zauważane Topologia sieci może się zmieniać Zysk czasu podczas konfiguracji dla dużych sieci Wady Zajmuje zasoby ruterów i sieci Nieodpowiednio skonfigurowany może skutecznie zablokować komunikację w sieci
RUTING DYNAMICZNY - KONFIGURACJA Na R1: mam podłączoną sieć z IP: A Na R2: mam podłączoną sieć z IP: B E1 E2 PC 1 IP: A Ruter R1 Ruter R2 PC 2 IP: B
PROTOKOŁY RUTINGU I RUTOWANE Protokół rutingu (rutujący) protokół służący do wyznaczenia najlepszych tras do sieci docelowych RIP, EIGRP, BGP, itd. Protokół rutowany zawiera informacje potrzebne by przesłać pakiety do miejsca przeznaczenia IPv4, IPv6, IPX
RUTING DYNAMICZNY PROTOKOŁY protokoły rutingu wewnętrznego (IGP) wektora odległości RIP, RIPv2, IGRP, EIGRP zewnętrznego (EGP) BGP stanu łącza OSPF, IS-IS
DISTANCE VECTOR VS LINK STATE Protokoły wektora odległości (ang. distance vector) węzły utrzymują kontakt z sąsiadami węzły wysyłają cyklicznie swoją tablicę rutingu do wszystkich sąsiadów lepsze trasy zastępują gorsze w tablicy rutingu Protokoły stanu łącza (ang. link state) węzły wysyłają do całej sieci listę podsieci, które widzą bezpośrednio (wraz z kosztem) po zebraniu wszystkich informacji każdy węzeł sam wyznacza topologię sieci po wyznaczeniu topologii, algorytm shortest-path znajduje najlepsze ścieżki
DISTANCE VECTOR VS LINK STATE Protokoły wektora odległości: trasy są rozgłaszane jako wektory odległości i kierunku niekompletna wizja topologii sieci aktualizacje tablic rutingu następują w przypadku zmian topologii sieci ogólne, periodyczne uaktualnienia Protokoły stanu łącza: pełna wizja topologii sieci topologia jest uaktualniania na bieżąco uaktualnienia nie są periodyczne
PRZYKŁADY PROTOKOŁÓW RUTINGU RIP jest to protokół rutingu działający na podstawie wektora odległości metryką służącą do wyboru ścieżki jest liczba przeskoków jeśli liczba przeskoków jest większa niż 15, pakiety są odrzucane. aktualizacje rutingu są rozgłaszane domyślnie co 30 sekund
ZALETY I WADY PROTOKOŁÓW STANU ŁĄCZA Zalety: działają lepiej w dużych sieciach otrzymują topologię znacznie szybciej zużywają mniej pasma na komunikację Wady: rutery muszą przeliczać całą topologię (czasochłonne) wymagane obliczenia przy każdej zmianie stanu dowolnego łącza
METRYKA Metryka wartość wykorzystywana przez protokół rutingu do wyznaczenia, która z dostępnych tras do sieci docelowej jest lepsza niż inne Rodzaje metryk wykorzystywanych przez protokoły rutingu: przepływność łącza (bandwidth) koszt (cost) opóźnienie (delay) liczba skoków (hop count) obciążenie łącza (load) niezawodność (reliability)
METRYKA Metryki używane przez protokoły rutingu: RIP hop count IGRP i EIGRP bandwidth (domyślnie), delay (domyślnie), load, reliability IS-IS i OSPF cost, bandwidth (Cisco) Router# show ip route 1.0.0.0/32 is subnetted, 3 subnets R 1.1.1.1 [120/1] via 10.1.1.1, 00:00:07, FastEthernet0/0 R 1.3.3.3 [120/1] via 10.1.1.1, 00:00:07, FastEthernet0/0 R 1.2.2.2 [120/1] via 10.1.1.1, 00:00:07, FastEthernet0/0 O 10.110.0.0 [160/5] via 10.119.254.6, 0:01:00, Serial 0/1/0 O 10.68.132.0 [160/5] via 10.119.254.6, 0:00:59, Serial 0/1/0 O 10.130.0.0 [160/5] via 10.119.254.6, 0:00:59, Serial 0/1/0
PROTOKÓŁ ARP
ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL (ARP) Address Resolution Protocol (ARP) - protokół sieciowy umożliwiający konwersję logicznych adresów warstwy sieciowej na fizyczne adresy warstwy łącza danych. Adres fizyczny (MAC): 48-bitowy np. 00:0A:E6:3E:FD:E1 Adres logiczny (IP): 32-bitowy np. 192.168.1.2
ARP DLACZEGO JEST POTRZEBNY? do: IP C IP: A MAC: x adr. MAC adr. IP dane IP: B MAC: y IP: C MAC: z? C IP: D MAC: t
DZIAŁANIE ARP KROK PO KROKU W celu ustalenia adresu fizycznego hosta docelowego wysyłane jest żądanie ARP request do wszystkich hostów znajdujących się w tej samej sieci. Zapytanie zawiera adres logiczny hosta docelowego oraz adres fizyczny hosta wysyłającego zapytanie Na zapytanie odpowiada tylko ten host, którego adres logiczny jest identyczny z adresem logicznym umieszczonym w zapytaniu. Odpowiedź zawiera adres logiczny i fizyczny hosta docelowego. Odebrane dane przechowywane są w pamięci
ARP DLACZEGO JEST POTRZEBNY? IP: A MAC: x MAC:??? IP: C IP: B MAC: y zapytanie ARP odpowiedź ARP IP: C MAC: z IP: D MAC: t
PROTOKÓŁ RARP Reverse Address Resolution Protocol Działa odwrotnie do ARP: znamy adres fizyczny urządzenia (MAC) chcemy uzyskać adres logiczny (IP) Był używany do uzyskania adresu logicznego (obecnie stosuje się DHCP)
PRZYKŁAD KOMUNIKACJI W SIECI IP Wysyłamy pakiet na adres: 192.168.1.20 Ruter IP: 192.168.1.1 1.Sprawdzamy, czy adres jest w naszej podsieci 2.Używamy ARP do znalezienia adresu MAC odbiorcy 3.Tworzymy pakiet, a następnie ramkę Przełącznik konfiguracja: IP: 192.168.1.10 maska: 24 DG: 192.168.1.1 Internet
PRZYKŁAD KOMUNIKACJI W SIECI IP Wysyłamy pakiet na adres: 192.168.2.20 Ruter IP: 192.168.1.1 1.Sprawdzamy, czy adres jest w naszej podsieci 2.Używamy ARP do znalezienia adresu MAC bramy dom. 3.Tworzymy pakiet, a następnie ramkę Przełącznik konfiguracja: IP: 192.168.1.10 maska: 24 DG: 192.168.1.1 Internet
Dziękuję za uwagę Kontakt: robert.wojcik@kt.agh.edu.pl