1 Tutorial 9 Routing dynamiczny 1. Wprowadzenie Sieci danych, których używamy na co dzień do nauki, pracy i zabawy to zarówno sieci małe, lokalne, jak i duże, globalne. W domu często mamy router i dwa komputery lub więcej. W pracy organizacja może używać wielu routerów i przełączników obsługujących zapotrzebowanie na wymianę danych setek, a nawet tysięcy komputerów osobistych. We wcześniejszych wykładach dowiedzieliśmy się, w jaki sposób routery przekazują pakiety i że dowiadują się o zdalnych sieciach zarówno za pomocą tras statycznych, jak i protokołów routingu dynamicznego. Wiemy też, jak za pomocą tras statycznych można ręcznie skonfigurować trasy do sieci zdalnych. Ten wykład jest wprowadzeniem do protokołów routingu dynamicznego omówiono w nim podział protokołów routingu, metryki używane do wyznaczania najlepszej trasy i korzyści wynikające z używania protokołu routingu dynamicznego. Protokoły routingu dynamicznego są z reguły używane w większych sieciach, aby zmniejszyć administracyjne i operacyjne koszty używania samych tras statycznych. W typowej sieci używa się połączenia protokołu routingu dynamicznego i tras statycznych. W większości sieci używany jest jeden protokół routingu dynamicznego. Niemniej zdarzają się przypadki, gdy w różnych częściach sieci używane są różne protokoły routingu. Od wczesnych lat 80. ubiegłego wieku powstało kilka różnych protokołów routingu dynamicznego. Na tym wykładzie rozpoczynamy omawianie niektórych cech i różnic tych protokołów, jednak stanie się to jaśniejsze w kolejnych rozdziałach, podczas omawiania kilku z tych protokołów szczegółowo. Mimo że w wielu sieciach używany jest tylko jeden protokół routingu dynamicznego albo tylko trasy statyczne, osoba zawodowo zajmująca się sieciami komputerowymi musi koniecznie znać założenia teoretyczne i działanie wszystkich różnych protokołów routingu. Musi umieć podjąć trafną decyzję odnośnie do tego, kiedy użyć protokołu routingu dynamicznego i który protokół routingu najlepiej sprawdzi się w określonym środowisku. 2. Zalety protokołów routingu dynamicznego 2.1. Przeszłość i znaczenie 2.1.1. Ewolucja protokołów routingu dynamicznego Protokoły routingu dynamicznego są używane w sieciach od wczesnych lat 80. XX wieku. Pierwsza wersja protokołu RIP została wypuszczona na rynek w 1982 roku, ale niektóre podstawowe algorytmy tego protokołu były używane w sieci ARPANET już w 1969 roku. Wraz z ewolucją i rosnącą złożonością sieci powstawały nowe protokoły routingu.
2 Jednym z najstarszych protokołów routingu Routing Information Protocol (RIP). Protokół ten doczekał się nowszej wersji RIPv2. Jednak nowsza wersja protokołu RIP nadal nie pozwala na zadowalające skalowanie w większych sieciach. W odpowiedzi na wymagania większych sieci powstały dwa zaawansowane protokoły routingu: Open Shortest Path First (OSPF) i Intermediate System-to-Intermediat System (IS-IS). Firma Cisco opracowała protokoły Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) i Enhanced IGRP (EIGRP). EIGRP jest również dobrze skalowalny w większych implementacjach sieci. Poza tym trzeba było połączyć ze sobą różne sieci wewnętrzne i zapewnić routing pomiędzy nimi. Protokół Border Gateway Routing (BGP) jest dzisiaj używany do wymiany informacji o trasach zarówno pomiędzy dostawcami ISP, jak i pomiędzy ISP a ich największymi klientami prywatnymi. W wyniku masowej produkcji licznych urządzeń klienckich używających protokołu IP przestrzeń adresowa IPv4 jest prawie wyczerpana. W ten sposób powstał IPv6. Do obsługi komunikacji opartej na IPv6 opracowano nowsze wersje protokołu routingu IP (patrz wiersz IPv6 w tabeli). Protokół IGRP to poprzednik EIGRP, który dzisiaj już wyszedł z użycia. 2.1.2. Rola protokołów routingu dynamicznego Czym w zasadzie są protokoły routingu dynamicznego? Protokoły routingu ułatwiają wymianę informacji o trasach pomiędzy routerami. Protokoły routingu pozwalają routerom dynamicznie zdobywać informacje o zdalnych sieciach i automatycznie wprowadzać te informacje do swoich tablic routingu. Protokoły routingu ustalają najlepszą trasę do sieci, a następnie umieszczają ją w tablicy routingu. Jedną z głównych zalet używania protokołu routingu dynamicznego jest to, że routery wymieniają informacje o trasach, reagując na zmianę topologii. Dzięki tej wymianie routery automatycznie dowiadują się o nowych sieciach, a także potrafią znaleźć drogi alternatywne, jeśli w używanej sieci zdarzy się awaria łącza.
3 W porównaniu z routingiem statycznym protokoły routingu dynamicznego są dla administratora mniej pracochłonne. Jednak kosztem używania protokołów routingu dynamicznego jest poświęcenie części zasobów routera, w tym procesora i szerokości pasma łącza sieciowego. Mimo zalet routingu dynamicznego routing statyczny nadal znajduje zastosowanie. Czasami lepszym wyborem jest routing statyczny, kiedy indziej routing dynamiczny. A najczęściej w każdej sieci średniej wielkości można spotkać połączenie obu tych typów routingu. W dalszej części wykładu dowiemy się, jakie są zalety i wady routingu statycznego i dynamicznego. 2.2. Wykrywanie sieci i utrzymanie tablicy routingu 2.2.1. Miejsce przeznaczenia protokołów routingu dynamicznego Protokół routingu to zbiór procesów, algorytmów i komunikatów służących do wymiany informacji o trasach i wypełniania tablicy routingu wybranymi przez protokół najlepszymi trasami. Na miejsce przeznaczenia protokołu routingu składają się następujące zadania: wykrywanie zdalnych sieci, zachowywanie aktualnej informacji o trasach, wybór najlepszej trasy do sieci docelowej, umiejętność znalezienia nowej najlepszej trasy, jeśli bieżąca trasa przestanie być dostępna. Jakie są komponenty protokołu routingu? Struktury danych niektóre protokoły routingu wymagają do działania tablicy lub bazy danych. Ta informacja jest przechowywana w pamięci RAM. Algorytm (ang. algorithm) skończona lista kroków wymaganych do ukończenia zadania. Protokoły routingu używają algorytmów do przetwarzania informacji o trasach oraz wyznaczania najlepszej trasy. Komunikaty protokołu routingu protokoły routingu używają różnego typu komunikatów do wykrywania sąsiednich routerów, wymiany informacji o trasach i wykonywania innych zadań, aby zdobywać i przechowywać ścisłe informacje o sieci. 2.2.2. Działanie protokołu routingu dynamicznego Wszystkie protokoły routingu mają ten sam cel: dowiedzieć się o zdalnych sieciach i szybko przystosowywać się do ewentualnych zmian w topologii.
4 Metoda używana w tym celu przez protokół routingu zależy od algorytmu i parametrów operacyjnych danego protokołu. Działania protokołu routingu dynamicznego zależą od typu tego protokołu i jego możliwości. Ogólnie działania protokołu routingu dynamicznego można opisać następująco: 1. Router wysyła i odbiera na swoich interfejsach komunikaty routingu. 2. Router dzieli się komunikatami i informacjami o trasach z innymi routerami, które używają tego samego protokołu routingu. 3. Routery wymieniają informacje o trasach, aby dowiadywać się o zdalnych sieciach. 4. Kiedy router wykryje zmianę w topologii, może ją ogłosić innym routerom. 2.3. Zalety 2.3.1. Użycie routingu statycznego Zanim szczegółowo omówimy zalety protokołów routingu dynamicznego, musimy rozważyć argumenty przemawiające za używaniem routingu statycznego. Routing dynamiczny z pewnością ma kilka zalet w porównaniu z routingiem statycznym. Jednak routing statyczny nadal jest używany w dzisiejszych sieciach. W sieciach z reguły używa się połączenia routingu statycznego i dynamicznego. Routing statyczny ma kilka głównych zastosowań, w tym: Ułatwienie utrzymania tablicy routingu w mniejszych sieciach, których rozbudowa nie jest przewidywana. Routing do i z sieci szczątkowych. Używanie jednej trasy domyślnej reprezentującej drogę do każdej sieci, dla której w tablicy routingu nie ma lepszej trasy. 2.3.2. Zalety i wady routingu statycznego Zalety routingu statycznego to: Minimalne wykorzystanie procesora. Administrator ma mniej do nauki.
5 Łatwość konfiguracji. Wady routingu statycznego to: Konfiguracja i utrzymanie są czasochłonne. Konfiguracja jest podatna na błędy, zwłaszcza w większych sieciach. Do wprowadzania informacji o zmianie tras wymagana jest interwencja administratora. Nie skaluje się dobrze w powiększających się sieciach: utrzymanie staje się uciążliwe. Prawidłowa implementacja wymaga pełnej wiedzy o całej sieci. 2.3.3. Zalety i wady routingu dynamicznego Zalety routingu dynamicznego to: Administrator ma mniej pracy przy utrzymaniu konfiguracji, gdy dodaje lub usuwa sieci. Protokoły automatycznie reagują na zmiany topologii. Konfiguracja jest mniej podatna na błędy. Większa skalowalność: rozbudowa sieci z reguły nie stwarza problemu. Wady routingu dynamicznego to: Używane są zasoby routera (cykle procesora, pamięć i przepustowość łącza). Konfiguracja, weryfikacja i rozwiązywanie problemów wymagają większej wiedzy administratora. 3. Klasyfikacje dynamicznych protokołów routingu 3.1. Przegląd 3.1.1. Podział protokołów routingu dynamicznego Protokoły routingu można podzielić na różne grupy na podstawie ich cech. Najczęściej używane protokoły routingu to:
6 RIP wewnętrzny protokół routingu wektora odległości, IGRP wewnętrzny protokół routingu wektora odległości opracowany przez Cisco (zaniechany od wersji 12.2 systemu Cisco IOS), OSPF wewnętrzny protokół routingu stanu łącza, IS-IS wewnętrzny protokół routingu stanu łącza, EIGRP zaawansowany wewnętrzny protokół routingu wektora odległości opracowany przez Cisco, BGP zewnętrzny protokół routingu wektora trasy. 3.2. IPG i EGP 3.2.1. System autonomiczny System autonomiczny (ang. autonomous system, AS), zwany też domeną routingu (ang. routing domain), to zbiór routerów pozostających pod wspólną administracją. Typowe przykłady to wewnętrzna sieć przedsiębiorstwa i sieć ISP. Ponieważ Internet opiera się na koncepcji systemów autonomicznych, wymagane są dwa typy protokołów routingu: wewnętrzne i zewnętrzne. Te protokoły to: Interior Gateway Protocols (IGP) - Protokoły bramy wewnętrznej - używane w routingu wewnątrz systemu automatycznego. Exterior Gateway Protocols (EGP) - Protokoły bramy zewnętrznej używane w routingu pomiędzy różnymi systemami autonomicznymi. 3.2.2. Charakterystyka protokołów routingu IGP oraz EGP Protokoły IGP są używane do routingu w obrębie domeny routingu, czyli sieci pod kontrolą jednej organizacji. System autonomiczny z reguły składa się z wielu indywidualnych sieci należących do firm, szkół i innych instytucji. Protokół IGP służy do routingu w granicach systemu autonomicznego, jest też wykorzystywany do routingu w obrębie poszczególnych sieci. CENIC (The Corporation for Education Network Initiatives in California) to przykład instytucji kierującej systemem autonomicznym złożonym z kalifornijskich szkół, collage'ów i uniwersytetów. CENIC w obrębie swojego systemu autonomicznego używa protokołu IGP, który łączy ze sobą wszystkie te placówki edukacyjne. Każda z nich również używa wybranego przez siebie protokołu IGP do routingu w granicach własnej sieci. Protokół IGP używany przez każdy podmiot zapewnia wyznaczenie najlepszej trasy w obrębie własnych domen routingu, tak jak IGP używany przez CENIC zapewnia wybór najlepszych tras w
7 samym systemie autonomicznym. Protokoły IGP dla protokołu IP to: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF i IS-IS. Protokoły routingu (a konkretniej algorytm używany przez dany protokół routingu) wyznaczają najlepszą trasę do sieci na podstawie metryki. Metryką używaną przez protokół routingu RIP jest liczba skoków (ang. hop count), czyli liczba routerów, przez które pakiet musi przejść, aby dotrzeć do innej sieci. OSPF do ustalania najkrótszej trasy używa szerokości pasma (ang. bandwidth). Natomiast protokoły EGP są stosowane pomiędzy różnymi systemami autonomicznymi znajdującymi się pod administracją różnych organizacji. BGP jest obecnie jedynym stosowanym protokołem EGP jest to protokół routingu używany w Internecie. BGP to protokół wektora trasy (ang. path vector protocol), który do pomiaru tras wykorzystuje różne atrybuty. Na poziomie dostawcy usług internetowych od wyboru najszybszej trasy często ważniejsze są inne kwestie. Protokół BGP jest z reguły używany pomiędzy dostawcami ISP, a czasami pomiędzy firmą a ISP. WYKONAJ ĆWICZENIE 9.1. ZANOTUJ ODPOWIEDZI 3.3. Protokoły routingu wektora odległości i stanu łącza Protokoły bramy wewnętrznej (IGP) można podzielić na dwa typy: protokoły routingu wektora odległości, protokoły routingu stanu łącza. 3.3.1. Działanie protokołów routingu wektora odległości Wektor odległości (ang. distance vector) oznacza, że trasy są ogłaszane jako wektory odległości i kierunku. Odległość definiuje się za pomocą metryki takiej jak liczba skoków a odległość to po prostu router następnego skoku albo interfejs wyjściowy. Protokoły routingu wektora odległości wyznaczają najlepszą trasę najczęściej za pomocą algorytmu Bellmana- Forda. Niektóre protokoły wektora odległości regularnie wysyłają do wszystkich połączonych sąsiadów pełne tablice routingu. W większych sieciach takie aktualizacje routingu mogą stać się bardzo duże, powodując znaczny ruch na łączach.
8 Mimo że algorytm Bellmana-Forda pozwala zebrać informacje pozwalające utworzyć bazę danych osiągalnych sieci, nie daje on routerowi możliwości poznania dokładniej topologii międzysieci. Router ma tylko informacje o trasach uzyskane od swoich sąsiadów. Protokoły wektora odległości wykorzystują routery jako drogowskazy na drodze do ostatecznego celu. Jedynymi informacjami, jakie router ma o zdalnej sieci, są odległość lub metryka do tej sieci oraz droga, którą można do niej dotrzeć, czyli interfejs. Protokoły routingu wektora odległości nie znają rzeczywistej mapy topologii sieci. Protokoły wektora odległości najlepiej sprawdzają się w wymienionych niżej sytuacjach: Sieć jest prosta, płaska i nie wymaga projektu hierarchicznego. Administratorzy nie mają dostatecznej wiedzy, aby skonfigurować protokoły łączestan i rozwiązywać związane z nimi problemy. Implementowane są sieci specyficznego typu, na przykład sieci w topologii koncentratora. Czasy zbieżności w przypadku najgorszych awarii w sieci nie stanowią problemu. 3.3.2. Działanie protokołów routingu stanu łącza W przeciwieństwie do routera z protokołem routingu wektora odległości router z protokołem routingu stanu łącza (ang. link-state) na podstawie informacji zebranych od wszystkich pozostałych routerów może utworzyć pełny widok, czyli topologię, sieci. Używanie protokołu routingu stanu łącza przypomina posiadanie kompletnej mapy topologii sieci. Drogowskazy na drodze od źródła do celu nie są niezbędne, ponieważ wszystkie routery stanu łącza używają identycznej mapy sieci. Router stanu łącza (ang. link-state router) wykorzystuje informacje stanu łącza do utworzenia mapy topologii i do wyboru najlepszej trasy do wszystkich sieci docelowych w topologii. W przypadku niektórych protokołów routingu wektora odległości routery wysyłają swoim sąsiadom okresowe aktualizacje informacji o trasach. Protokoły routingu stanu łącza nie używają aktualizacji okresowych. Po osiągnięciu stanu zbieżności (ang. converged) w sieci aktualizacja stanu łącza jest wysyłana tylko wtedy, kiedy w topologii nastąpi jakaś zmiana. Przykładowo, aktualizacja stanu łącza na animacji nie jest wysyłana dopóki sieć 172.16.3.0 nie przestanie działać. Protokoły stanu łącza najlepiej sprawdzają się w sytuacji, gdy: Projekt sieci jest hierarchiczny, najczęściej w większych sieciach. Administratorzy mają bardzo dużą wiedzę na temat zaimplementowanego protokołu routingu stanu łącza. Szybka zbieżność sieci ma kluczowe znaczenie.
9 3.4. Klasowe i bezklasowe protokoły routingu 3.4.1. Klasowe protokoły routingu Klasowe protokoły routingu (ang. classful routing protocols) nie wysyłają w aktualizacjach routingu informacji o masce podsieci. Pierwsze protokoły routingu, na przykład RIP, były klasowe. Było to w czasach, gdy adresy sieciowe alokowano na podstawie klas: A, B lub C. Protokół routingu nie musiał umieszczać w aktualizacji routingu maski podsieci, ponieważ maskę podsieci można było ustalić na podstawie pierwszego oktetu adresu sieciowego. Klasowych protokołów routingu nadal można używać w części dzisiejszych sieci, ale ponieważ nie zawierają maski podsieci, nie wszędzie się nadają. Klasowe protokoły routingu nie mogą być używane, gdy sieć jest podzielona z użyciem więcej jak jednej maski podsieci. Innymi słowy klasowy protokół routingu nie wspiera techniki zmiennej długości maski podsieci (VLSM). Klasowe protokoły routingu mają inne ograniczenia, w tym brak obsługi sieci nieciągłych (ang. discontiguous). W kolejnych rozdziałach bardziej szczegółowo omówiono klasowe protokoły routingu, sieci nieciągłe i VLSM. Do klasowych protokołów routingu zaliczamy RIPv1 i IGRP. 3.4.2. Bezklasowe protokoły routingu Bezklasowe protokoły routingu (ang. classless routing protocols) w aktualizacjach routingu oprócz adresu sieciowego umieszczają maskę podsieci. W dzisiejszych sieciach nie ma już alokacji na podstawie klas, a maski podsieci nie można ustalić na podstawie wartości pierwszego oktetu. Bezklasowe protokoły routingu są wymagane w większości dzisiejszych sieci, ponieważ obsługują VLSM, sieci nieciągłe oraz inne funkcje. Na ilustracji zwróćmy uwagę na fakt, że w tej samej topologii, ale z bezklasowym protokołem routingu, używane są maski podsieci /30 i /27. Zauważmy również, że w tej topologii występują sieci nieciągłe. Bezklasowe protokoły routingu to RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS i BGP.
10 3.5. Zbieżność Zbieżność (ang. convergence) ma miejsce wtedy, gdy tablice routingu wszystkich routerów mają spójną zawartość Sieć osiągnęła stan zbieżności, kiedy wszystkie routery mają pełne i dokładne informacje o sieci. Czas zbieżności to czas potrzebny routerom na podzielenie się informacjami, obliczenie najlepszej drogi i aktualizację tablic routingu. Sieć nie jest w pełni operacyjna, dopóki zbieżność nie stanie się faktem: dlatego też w większości sieci wymagane są krótkie czasy zbieżności. Zbieżność wymaga jednocześnie współpracy i działania samodzielnego. Routery dzielą się ze sobą informacjami, ale muszą niezależnie obliczać wpływ zmiany w topologii na własne trasy. Ponieważ zgoda na nową topologię jest wyrażana niezależnie, mówi się, że routery zbliżają się (ang. converge), aby osiągnąć konsensus. Do właściwości zbieżności należą szybkość propagacji informacji o trasach oraz obliczania optymalnych dróg. Protokoły routingu można oceniać na podstawie szybkości zbieżności: im szybsza zbieżność, tym lepszy protokół routingu. Generalnie rzecz biorąc, RIP i EIGRP wolno osiągają stan zbieżność, natomiast EIGRP, OSPF i IS-IS robią to znacznie szybciej. WYKONAJ ĆWICZENIE 9.2. ZANOTUJ ODPOWIEDZI 4. Metryki 4.1. Rola metryki Zdarza się, że protokół routingu dowie się o więcej niż jednej trasie do tego samego celu. Aby wybrać najlepszą drogę, protokół routingu musi mieć możliwość oceny i rozróżnienia dostępnych dróg. W tym celu używana jest metryka wartość używana przez protokoły routingu w celu ustalenia kosztów dotarcia do zdalnych sieci. Metryka służy do wyznaczania drogi preferowanej w sytuacji, gdy do tej samej zdalnej sieci wiedzie wiele dróg. Metryka służy do określenia, która ścieżka jest najlepsza w momencie kiedy wiele ścieżek jest dostępnych do tej samej sieci zdalnej. Każdy protokół routingu oblicza swoją metrykę w inny sposób. Na przykład RIP wykorzystuje liczbę skoków, EIGRP używa połączenia szerokości pasma i opóźnienia, a implementacja OSPF firmy Cisco używa szerokości pasma. Liczba skoków to metryka, którą najłatwiej sobie uzmysłowić. Liczba skoków to liczba routerów odwiedzanych przez pakiet
11 na drodze do sieci docelowej. Dla routera R3 z ilustracji sieć 172.16.3.0 znajduje się w odległości dwóch skoków, czyli dwóch routerów. 4.2. Metryki a protokoły routingu 4.2.1. Parametry metryki Różne protokoły routingu używają różnych metryk. Metryka stosowana przez jeden protokół routingu jest nieporównywalna z metryką wykorzystywaną przez inny protokół routingu. Dwa różne protokoły routingu używające różnych metryk mogą na ich podstawie wybrać inną drogę do tego samego celu. Protokół RIP wybierze drogę z najmniejszą liczbą skoków przez router R2, natomiast OSPF drogę z najwyższą szerokością pasma przez router R3. Metryki używane w protokołach routingu IP obejmują wymienione niżej wartości: Liczba skoków prosta metryka oznaczająca liczbę routerów odwiedzanych przez pakiet zmierzający do celu, Szerokość pasma wybierana jest droga z największą szerokością pasma. Obciążenie bierze pod uwagę natężenie ruchu na danym łączu. Opóźnienie bierze pod uwagę czas, w jakim pakiet przemierza drogę. Niezawodność szacuje prawdopodobieństwo awarii łącza obliczane na podstawie licznika błędów interfejsu lub poprzednich awarii łącza.
12 Koszt wartość ustalona przez system IOS albo przez administratora sieci, wskazująca preferencję dla trasy. Koszt może reprezentować metrykę, połączenie metryk, albo arbitralną regułę. 4.2.2. Pole metryki w tablicy routingu Metryka dla poszczególnych protokołów routingu to: RIP: Liczba skoków najlepsza droga to trasa z najniższą liczbą skoków. IGRP i EIGRP: Szerokość pasma, opóźnienie, niezawodność i obciążenie najlepsza droga to trasa z najniższą metryką złożoną, obliczaną na podstawie wymie-nionych parametrów. Domyślnie używane są tylko szerokość pasma i opóźnienie. IS-IS i OSPF: Koszt najlepsza droga to trasa z najniższym kosztem. OSPF w implementacji Cisco ustala koszt na podstawie szerokości pasma. Protokoły routingu ustalają najlepszą drogę, wybierając trasę z najniższą metryką. Jak widać na przykładzie, wszystkie routery używają protokołu routingu RIP. Metrykę skojarzoną z daną trasą najlepiej wyświetlić za pomocą polecenia show ip route. Metryka to druga wartość w nawiasie kwadratowym we wpisie dotyczącym trasy. Na ilustracji router R2 zna trasę do sieci 192.168.8.0/24, która znajduje się w odległości dwóch skoków. R 192.168.8.0/24 [120/2] via 192.168.4.1, 00:00:26, Serial0/0/1 4.3. Rozkładanie obciążenia Wiemy już, że poszczególne protokoły routingu używają metryk do ustalania najlepszej drogi prowadzącej do zdalnych sieci. Ale co się dzieje, kiedy dwie trasy lub więcej do tego samego celu mają identyczne wartości metryki? W jaki sposób router decyduje, którą drogą przekazać pakiet? W takim przypadku router nie wybiera tylko jednej drogi. Zamiast tego "rozkłada
13 ruch" na dwie równorzędne trasy. Pakiety są przekazywane wszystkimi równorzędnymi trasami. Aby sprawdzić, czy obciążenie jest faktycznie rozkładane, zaglądamy do tablicy routingu. Obciążenie jest rozkładane wtedy, kiedy z tym samym celem skojarzone są dwie trasy lub więcej. Uwaga: Obciążenie można rozkładać albo dla poszczególnych pakietów, albo dla poszczególnych celów. Rzeczywistym rozkładaniem ruchu na równorzędne trasy zarządza proces przełączania. R2 rozkłada ruch do komputera PC5 na dwie równorzędne trasy. Z polecenia show ip route dowiadujemy się, że docelowa sieć 192.168.6.0 jest dostępna przez interfejsy 192.168.2.1 (Serial 0/0/0) i 192.168.4.1 (Serial 0/0/1). R 192.168.6.0/24 [120/1] via 192.168.2.1, 00:00:24, Serial0/0/0 [120/1] via 192.168.4.1, 00:00:26, Serial0/0/1 Wszystkie protokoły routingu omówione na tym przedmiocie potrafią automatycznie rozkładać obciążenie domyślnie na maksymalnie cztery równorzędne trasy. Protokół EIGRP potrafi też rozkładać ruch na trasy nierównorzędne. 5. Odległości administracyjne 5.1. Rola odległości administracyjnej 5.1.1. Wiele źródeł routingu Wiemy, że routery dowiadują się o sieciach przyległych, które są połączone bezpośrednio, i o sieciach zdalnych, używając tras statycznych i protokołów routingu dynamicznego. W rzeczywistości router może się dowiedzieć o trasie do tej samej sieci z więcej niż jednego źródła. Można na przykład skonfigurować trasę statyczną dla tej samej sieci lub maski
14 podsieci, która została wcześniej znaleziona przez protokół routingu dynamicznego, na przykład RIP. Router musi podjąć decyzję, którą trasę zainstalować. Uwaga: Ktoś może zapytać o trasy równorzędne. Wiele tras do tej samej sieci można zainstalować tylko wtedy, kiedy pochodzą od jednego źródła informacji o routingu. Aby na przykład dwie równorzędne trasy zostały zainstalowane, obie muszą być albo trasami statycznymi, albo trasami RIP. Mimo że jest to rozwiązanie mało popularne, w jednej sieci można zaimplementować więcej niż jeden protokół routingu dynamicznego. W niektórych sytuacjach wymagany może być routing tego samego adresu sieciowego za pomocą kilku protokołów routingu, na przykład RIP i OSPF. Ponieważ różne protokoły routingu używają różnych metryk RIP liczby skoków, a OSPF szerokości pasma nie można wyznaczyć najlepszej drogi jedynie przez porównanie metryk. W jaki sposób router ustala, którą trasę zainstalować w tablicy routingu, kiedy dowiedział się o tej samej sieci z więcej niż jednego źródła routingu? 5.1.2. Przeznaczenie odległości administracyjnej Odległość administracyjna (AD ) określa pierwszeństwo źródła routingu. Każde źródło routingu w tym konkretne protokoły routingu, trasy statyczne, a nawet sieci połączone bezpośrednio ma swój priorytet wyrażony w wartości odległości administracyjnej. Kiedy routery Cisco dowiadują się o tej samej sieci docelowej z dwóch lub więcej różnych źródeł routingu, wybierają najlepszą na podstawie odległości administracyjnej. Odległość administracyjna to liczba całkowita z przedziału od 0 do 255. Im niższa wartość, tym wyższy priorytet źródła routingu. Najwyższy priorytet ma odległość administracyjna 0. Tylko sieć połączona bezpośrednio ma taką odległość administracyjną i nie można tego zmienić. Istnieje możliwość modyfikacji odległości administracyjnej dla tras statycznych i protokołów routingu. Odległość administracyjna 255 oznacza, że router nie ufa źródłu informacji o tej trasie i nie zainstaluje jej w tablicy routingu. Uwaga: Definiując odległość administracyjną, często używa się terminu wiarygodność (ang. trustworthiness). Im niższa wartość odległości administracyjnej, tym bardziej wiarygodna trasa.
15 Odległość administracyjna to pierwsza wartość w nawiasie kwadratowym we wpisie trasy. Zwróćmy uwagę, że router R2 zna trasę do sieci 192.168.6.0/24, która ma odległość administracyjną 90. Na routerze R2 działają protokoły routingu RIP i EIGRP. (Przypominamy, że routery rzadko używają wielu protokołów routingu dynamicznego, ale w tym przypadku chcemy omówić zasady wykorzystywania odległości administracyjnej.) Router R2 dowiedział się o trasie 192.168.6.0/24 od routera R1 za pomocą aktualizacji EIGRP i od routera R3 za pomocą aktualizacji RIP. Odległość administracyjna protokołu RIP to 120, natomiast odległość administracyjna protokołu EIGRP jest niższa i wynosi 90. Dlatego też R2 umieszcza w tablicy routingu trasę znalezioną przez protokół EIGRP i przekazuje wszystkie pakiety podążające do sieci 192.168.6.0/24 do routera R1. Co się dzieje, kiedy łącze do routera R1 stanie się niedostępne? Czy R2 nie będzie znał trasy do 192.168.6.0? W rzeczywistości R2 nadal ma w bazie danych RIP informacje o sieci 192.168.6.0 dostarczoną przez protokół RIP. Można to sprawdzić, wydając polecenie show ip rip database. Polecenie show ip rip database pokazuje wszystkie trasy RIP, o których dowiedział się router R2, niezależnie od tego, czy dana trasa RIP została zainstalowana w tablicy routingu. 5.2. Protokoły routingu dynamicznego Wiemy już, że wartości odległości administracyjnej można sprawdzić za pomocą polecenia show ip route.
16 Wartość odległości administracyjnej możemy sprawdzić również za pomocą polecenia show ip protocols. To polecenie wyświetla wszystkie informacje odnoszące się do protokołów routingu działających na routerze. Polecenie show ip protocols jest jeszcze wielokrotnie omawiane w dalszej części wykładu. W tej chwili należy zwrócić uwagę na podświetlone fragmenty
17 wyników: router R2 używa dwóch protokołów, a wartość odległości administracyjnej znajduje się w kolumnie Distance. 5.3. Trasy statyczne Jak wiemy z poprzedniego wykładu, trasy statyczne wprowadza administrator, który chce ręcznie skonfigurować najlepszą trasę do celu. Z tego powodu trasy statyczne zawsze mają domyślną odległość administracyjną, czyli 1. Oznacza to, że trasy statyczne to źródło tras o najwyższym priorytecie po sieciach połączonych bezpośrednio, dla których domyślna odległość administracyjna wynosi 0. Czasami administrator konfiguruje trasę statyczną do tego samego celu, który został znaleziony przez protokół routingu dynamicznego, ale wskazuje inną drogę. Trasa statyczna otrzymuje wyższą wartość odległości administracyjnej niż trasa dostarczona przez protokół routingu. Jeśli na drodze używanej przez protokół routingu dynamicznego zdarzy się awaria, trasa znaleziona przez ten protokół jest usuwana z tablicy routingu. Trasa statyczna staje się wtedy jedynym źródłem i zostaje automatycznie dodana do tablicy routingu. To tak zwana płynna trasa statyczna (ang. floating static route). Trasa statyczna używająca albo adresu IP następnego skoku, albo interfejsu wyjściowego domyślnie ma odległość administracyjną 1. Jednak kiedy konfigurujemy trasę statyczną, określając interfejs wyjściowy, w wynikach polecenia show ip route nie ma wartości odległości administracyjnej. Kiedy trasa statyczna zostanie skonfigurowana z interfejsem wyjściowym, w wynikach widzimy sieć jako bezpośrednio połączoną z tym interfejsem.
18 Trasa statyczna do sieci 172.16.3.0 figuruje jako połączona bezpośrednio. Jednak nie ma informacji na temat wartości odległości administracyjnej. Bardzo często błędnie twierdzi się, że odległość administracyjna tej trasy musi mieć wartość 0, ponieważ jest ona połączona bezpośrednio. Jest to błędne założenie. Domyślną wartością administracyjną każdej trasy statycznej, również takiej skonfigurowanej z interfejsem wyjściowym, jest 1. Pamiętajmy, że tylko sieć połączona bezpośrednio może mieć odległość administracyjną 0. Można to sprawdzić, wydając polecenie show ip route z opcją [trasa]. Określenie wartości [trasa] odkrywa informacje o trasie, w tym wartość odległości administracyjnej. Komenda show ip route 172.16.3.0 pokazuje, że dystans administracyjny wynosi w rzeczywistości 1. 5.4. Sieci połączone bezpośrednio Sieci połączone bezpośrednio pojawiają się w tablicy routingu po skonfigurowaniu na interfejsie adresu IP, a następnie włączeniu tego interfejsu. Wartość odległości administracyjnej sieci połączonych bezpośrednio to 0, co oznacza, że to źródło routingu ma najwyższy priorytet. Router nie może mieć lepszej trasy niż taka, która wiedzie przez jeden z jego interfejsów do sieci połączonej bezpośrednio. Z tego powodu odległości administracyjnej sieci połączonej bezpośrednio nie można zmienić i żadna inna trasa nie może mieć odległości administracyjnej 0.
19 W wynikach polecenia show ip route podświetlono sieci połączone bezpośrednio bez informacji o wartości odległości administracyjnej. Dane te przypominają wpisy tras statycznych z informacją o interfejsie wyjściowym. Jedyną różnicą jest litera C na początku każdego wpisu oznaczająca, że jest to sieć połączona bezpośrednio. Aby zobaczyć wartość odległości administracyjnej sieci połączonej bezpośrednio, używamy opcji [trasa]. Polecenie show ip route 172.16.1.0 ujawnia, że ta trasa połączona bezpośrednio ma wartość 0. WYKONAJ ĆWICZENIE 9.3. ZANOTUJ WYNIKI KOMEND 6. Protokoły routingu i dzielenie na podsieci WYKONAJ ĆWICZENIE 9.4. ZANOTUJ ODPOWIEDZI i WYNIKI KOMEND WYKONAJ ĆWICZENIE 9.5. ZANOTUJ ODPOWIEDZI i WYNIKI KOMEND WYKONAJ ĆWICZENIE 9.6. ZANOTUJ ODPOWIEDZI i WYNIKI KOMEND 7. Podsumowanie Routery wykorzystują protokoły routingu dynamicznego, aby automatycznie dowiadywać się o zdalnych sieciach od innych routerów. Ten wykład jest wprowadzeniem do kilku protokołów routingu dynamicznego. O protokołach routingu wiemy już, że: mogą być klasowe albo bezklasowe, mogą być typu wektora odległości, stanu łącza albo wektora trasy, mogą być protokołami bramy wewnętrznej albo bramy zewnętrznej. Różnice te staną się bardziej zrozumiałe w kolejnych wykładach, kiedy będziemy poznawać konkretne koncepcje i protokoły routingu.
20 Protokoły routingu nie tylko wykrywają zdalne sieci, ale również pilnują, aby informacje o sieci były aktualne. Kiedy w topologii nastąpi zmiana, zadaniem protokołu routin gu jest poinformować o niej inne routery. Kiedy w topologii sieci zajdzie zmiana, niektóre protokoły routingu potrafią rozesłać te informacje po domenie routingu szybciej niż inne protokoły routingu. Proces doprowadzania wszystkich tablic routingu do stanu spójności nazywany jest zbieżnością. Zbieżność ma miejsce wtedy, kiedy wszystkie routery w tej samej domenie routingu albo na tym samym obszarze mają pełną i dokładną informację o sieci. Metryki są używane przez protokoły routingu do ustalania najlepszej, czyli najkrótszej, drogi do sieci docelowej. Różne protokoły routingu używają różnych metryk. Z reguły niższa metryka oznacza lepszą drogę. Pięć skoków na drodze do sieci to lepiej niż dziesięć skoków. Routery czasami dowiadują się o wielu trasach do tej samej sieci i z tras statycznych, i z protokołów routingu dynamicznego. Kiedy router Cisco dowie się o docelowej sieci z więcej niż jednego źródła, na podstawie wartości odległości administracyjnej ustala, które źródło ma pierwszeństwo. Każdy protokół routingu dynamicznego ma unikatową wartość administracyjną, podobnie jak trasy statyczne i sieci połączone bezpośrednio. Im niższa odległość administracyjna, tym wyższy priorytet źródła routingu. Pierwszeństwo mają zawsze sieci połączone bezpośrednio, po nich są trasy statyczne i różne protokoły routingu dynamicznego. 8. Pytania sprawdzające 1. Kiedy lepiej stosować routing statyczny niż dynamiczny? 2. Wymień 4 sposoby klasyfikacji protokołów routingu 3. Jakie metryki stosujemy w protokołach routingu dynamicznego? 4. Czym jest odległość administracyjna? 5. Dlaczego każdy router ma co najmniej jedną trasę statyczną? Co to za trasa?