Chapter 1 Introduction to Classless Routing. CCNA 3 version 3.0 Wolfgang Riggert, FH Flensburg, auf der

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1 Chapter 1 Introduction to Classless Routing CCNA 3 version 3.0 Wolfgang Riggert, FH Flensburg, auf der Grundlage von Rick Graziani, Cabrillo College

2 Vorbemerkung Die englische Originalversion finden Sie unter : Der username ist cisco und das Password perlman Viele der Informationen ergänzen das Online-Curriculum Die Zusatzinformation ist zur Verdeutlichung und weiteren Erklärung der Themen eingefügt. Die Originalversion ist um eigene Folien erweitert, um das Verständnis zu fördern 2

3 Gliederung Advanced IP Management Subnetting Classless interdomain routing (CIDR) Variable length subnet masking (VLSM) Route summarization Network Address Translation (NAT) Classless Routing Protocols RIPv2 3

4 Advanced IP Management

5 IPv4 Adress Klassen 5

6 IPv4 Adress Anzahl Keine mittelgroßen Hostnetzwerke In den Anfangszeiten des Internets wurden Adressen den Organisationen auf Anfrage nicht nach Bedürfnissen zugewiesen. 6

7 Klasse D- und E- Adresse Klasse D-Adressen Beginnen mit binär 1110 im ersten Byte Der Wertebereich erstreckt sich von 224 bis 239. Sie werden für Multicast-Gruppen verwendet. Klasse E-Adressen Beginnen mit 1111 im ersten Byte Sie sind für experimentelle Zwecke reserviert. 7

8 IP Adressierungskrise Adressknappheit Wachstum der Routingtabelleneinträge 8

9 IPv4 Adressierung Subnet Mask Ein Beitrag zur Lösung der Adressknappheit war die Idee der Subnetze 1985 als RFC 950 standardisiert, unterteilt die subnet mask die einzelnen Klassen A, B und C in kleinere Netzwerke 9

10 Subnetz-Beispiel Gegeben sei die Klasse B-Adresse Klasse B Interpretation des 3.Byte als Subnetz Netz Netz Host Host Netz Netz Subnetz Host Internet Router erkennen dieses Netz als Aber interne Router glauben, dass diese Adressen zu unterschiedlichen Netzwerken den Subnetzen gehören 10

11 Subnetz-Beispiel 2 Netz Netz Subnetz Host Das dritte Byte von wird eingeteilt in:

12 Subnetz-Beispiel 3 Netzwerkadresse mit /16 Netzwerkmaske und Subnetzmaske oder /24 Netz Netz Subnetz Host Host Host Host Host Etc. Host Host Host Subnetze 255 Subnetze Das letzte Subnetz kann nicht genutzt werden, da es das Broadcastnetz ist 12

13 Subnetz Beispiel 4 Subnetz 0 (alles Nullen) : Die Subnetzadresse ist die gleiche wie die des Gesamtnetzes /16. Netz Netz Subnetz Host Host Host Host Host Host Subnetze 255 Subnetze Das letzte Subnetz (alles Einsen) : Die Broadcastadresse für das Subnetz ist die gleiche wie die Broadcastadresse des Gesamtnetzes

14 Nutzung der Alles-Nullen und Alles-Einsen-Subnetze Es gibt keinen Befehl, die Nutzung des Alles-Einsen-Subnetzes zu steuern. Defaultmäßig ist es aktiviert Router(config)#ip subnet-zero Die Nutzung des Alles-Einsen-Subnetzes ist stets explizit erlaubt, die des Alle-Nullen-Subnetzes ab Cisco IOS Version RFC 1878 behauptet "This practice (of excluding all-zeros and all-ones subnets) is obsolete! Modern software will be able to utilize all definable networks." Today, the use of subnet zero and the all-ones subnet is generally accepted and most vendors support their use, though, on certain networks, particularly the ones using legacy software, the use of subnet zero and the allones subnet can lead to problems. 14

15 Weitere Informationen erforderlich? Wenn Sie weitere Erläuterungen benötigen, nutzen Sie die Links:

16 Langfristige Lösung: IPv6 IPv6 oder IPng (IP the Next Generation) nutzt eine 128- bit Adresse. Damit entstehen 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 mögliche Adressen IPv6 verlangt neue Software IPv6 wird wahrscheinlich mit IPv4 für einige Zeit koexistieren Migration von IPv4 zu IPv6 gestaltet sich schwierig 16

17 Kurzfristige Lösung: IPv4 Erweiterungen CIDR (Classless Inter-Domain Routing) RFCs 1517, 1518, 1519, 1520 VLSM (Variable Length Subnet Mask) RFC 1009 Private Addressing - RFC 1918 NAT/PAT (Network Address Translation / Port Address Translation) RFC 17

18 CIDR (Classless Inter- Domain Routing) IETFs Antwort auf die Adressknappheit ist das Konzept des Supernetting oder CIDR. Für CIDR-kompatible Router sind Adressklassen bedeutungslos Der Netzwerkteil der Adresse ist bestimmt durch die Netzwerkmaske oder die Präfixlänge (/8, /19, etc.) Das erste Byte (ersten zwei Bit) der Netzwerkadresse (oder Netzwerkpräfix) wird NICHT benutzt, um den Netzwerk- oder Hostteil der Adresse festzulegen. CIDR reduziert die Größe der Internet Routingtabellen 18

19 CIDR (Classless Inter- Domain Routing) Zuerst 1994 angewendet, verbessert CIDR dramatisch die Skalierbarkeit von IPv4 : Eliminiert traditionelle Class A, B, C Adressen und erlaubt eine effizientere Nutzung des IPv4-Adressraumes Unterstützt Route Aggregation (Zusammenfassung), bekannt als supernetting, wodurch viele Routen durch einen einzigen Tabelleneintrag repräsentiert werden können Verwendet von IGP Router innerhalb eines AS und EGP Routern zwischen AS. 19

20 CIDR-Beispiel 1 Ohne CIDR, muss ein Router individuelle Tabelleneinträge für ein Klasse-B- Netz pflegen 20

21 CIDR Beispiel 2 Mit CIDR kann ein Router die Routen zusammenfassen und durch eine einzige Adresse darstellen : Netzwerkadresse mit 13-bit Präfix: /13 Vorgehen: 1. Zählen der übereinstimmenden Bits (von links), /13 ( ) 2. Einzufügen von Nullen ab diesem Bit : =

22 CIDR Vorteile Effizienteres Routing Eine reduzierte Zahl von CPU cycles für das Auffinden von Einträgen oder die Sortierung der Routingtabelle Reduzierte Speicheranforderungen 22

23 Supernetting Beispiel Firma XYZ benötigt Adressen für 400 Hosts Der ISP weist zwei zusammenhängende Klasse C Adressen zu: / /24 Firma XYZ nutzt einen Präfix /23, um diese beiden Netze als supernet zu betrachten (ergibt 510 Hosts) / / /24 23 gemeinsame Bit 23

24 Supernetting Beispiel 2 Da der ISP als Adressinstitution für die Behandlung des CIDR Adressblocks zuständig ist, kann das ISP Kundennetz als ein Supernetz den Internetroutern bekannt gemacht werden 24

25 Supernetting Beispiel 3 25

26 Supernetting Beispiel / /23 Zusammenfassung vom Kundennetz zum Provider / / / / / / /

27 / /23 Weitere Zusammenfassung vom Provider zum nächsten Knoten / / / / gemeinsame Bit 27

28 CIDR Beschränkungen Dynamische Routingprotokolle müssen Netzadresse und Präfixlänge in den Routing-Updates übertragen, d.h. CIDR verlangt klassenlose Routingprotokolle 28

29 Zusammenfassung und spezifische Routen Zusammengefasste Route /16 Merida Spezielle Route / /24 Quito Cartago / / /24 Merida erhält eine Zusammenfassung /16 von Quito und eine speziellere /24 von Cartago. Merida nimmt beide in die Routingtabelle auf Merida leitet alle Pakete die den ersten 24 Bit von entsprechen an Cartago Merida leitet alle anderen Pakete, die in den ersten 16 Bit übereinstimmen an Quito ( /16). 29

30 Beispiel des Curriculums 30

31 Weiteres Beispiel des Curriculums 31

32 IPv4 Erweiterungen CIDR (Classless Inter-Domain Routing) RFCs 1517, 1518, 1519, 1520 VLSM (Variable Length Subnet Mask) RFC 1009 Private Addressing - RFC 1918 NAT/PAT (Network Address Translation / Port Address Translation) RFC 32

33 VLSM (Variable Length Subnet Mask) Die Beschränkung auf eine Subnetzmaske führt zu einer festen Anzahl gleich großer Subnetze 1987, RFC 1009 legt fest, wie ein in Subnetze unterteiltes Netz mehrere Subnetzmasken nutzen kann VLSM = Subnetting ein Subnetz 33

34 VLSM Beispiel / /16 1st octet 2nd octet 3rd octet 4th octet 10 Host Host Host 10 Subnetz Host Host / / /16 10.n.0.0/ Host Host 10 1 Host Host 10 2 Host Host 10 Host Host / Host Host Subnetting ein /8 Subnetz unter Verwendung einer /16 Maske ergibt 256 Subnetze mit 65,536 Hosts pro Subnetz Wähle das /16 Subnetz und unterteile es weiter 34

35 VLSM Beispiel 2 Netzwerk Subnetz Host Host / / / / n.0/ / Host Host 10 2 Subnetz Host Host Host 10 2 Host Host /16 ist eine Zusammenfassung aller /24 Subnetze. 35

36 VLSM Beispiel /8 subnetted mit /16 Subnetz 1. Host Letzter Host Broadcast / /

37 VSLM Beispiel /16 sub-subnetted mit /24 Subnet 1 Host Letzter Host Broadcast / / / / / /

38 Subnetz / / / / / /24 Etc / /16 Etc /16 VLSM Beispiel / / / / / / / / / / / / / /24 Das Netz hat 255 /16 Subnetze mit 65,534 Hosts UND 256 /24 Subnetze mit 254 Hosts Ein Classless Routingprotokoll gibt die subnet mask mit der network address in den Routing-Updates weiter. Classless Routingprotokolle: RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS, 38 BGPv4

39 VLSM Beispiel mit /30 Subnetzen /24 Netzwerk subnetted in acht /27 ( ) Subnetze /27 Subnetz, unterteilt in acht /30 ( ) Subnetze Dieses Netz besitzt sieben /27 Subnetze mit 30 Hosts UND acht /30 Subnetze mit 2 Hosts /30 Subnetze sind besonders für serielle Verbindungen geeignet 39

40 / /30 Hosts Bcast 2 Hosts / & / & / & / & / & / & / & / &

41 VLSM Beispiel / / / / / / / / / / / / / /27 41

42 VLSM und Routing Tabelle Zeigt eine Subnetzmaske für alle child routes an. Classful mask ist für die parent route unterstellt. Routingtabelle ohne VLSM RouterX#show ip route /27 is subnetted, 4 subnets C is directly connected, Serial0 C is directly connected, Serial1 C is directly connected, Serial2 C is directly connected, FastEthernet0 42

43 VSLM und Routingtabelle Jede child route zeigt ihre eigene Subnetzmaske. Classful mask ist i für die parent route eingeschlossen. Routingtabelle mit VLSM RouterX#show ip route /24 is variably subnetted, 4 subnets, 2 masks C /30 is directly connected, Serial0 C /30 is directly connected, Serial1 C /30 is directly connected, Serial2 C /27 is directly connected, FastEthernet0 43

44 Abschlussbemerkung zu VLSM Wenn möglich sollten zusammenhängende Routen durch upstream Router aggregiert werden. sub-subnetting kann beliebig oft und beliebig tief angewendet werden Es können unterschiedliche Subnetzgrößen mit VSLM gebildet werden 44

45 Route flapping Route flapping entsteht, wenn ein Routerinterface schnell zwischen up und down Zustand wechselt Route flapping kann einen Router mit Updates überschwemmen Die Zusammenfassung von Routen verhindert das RTC route flapping andere Router berührt Der Verlust eines Netzes führt nicht zu Unerreichbarbeit des supernet. 45 Routenaggregation isoliert effektiv die anderen Router vom Problem des route flapping.

46 Private IP-Adressen 1 46

47 Private IP-Adressen 2 In folgenden Fällen sollten private Adressen statt global eindeutiger Adressen genutzt werden: Ein nichtöffentliches Intranet Ein Testnetz Ein Heimnetz 47

48 Unzusammenhängende Subnetze Unzusammenhängende Subnetze sind Subnetze, die vom gleichen Hauptnetz stammen aber ungleichmäßig über die Organisation verteilt wurden 48

49 Unzusammenhängende Subnetze Classful Routingprotokolle wie RIPv1 und IGRP unterstützen keine unzusammenhängenden Subnetze, weil in ihren Routing- Updates keine Subnetzinformation enthalten ist RIPv1 und IGRP fassen automatisch an den Adressklassengrenzen die Information zusammen Site A und Site B senden einander classful Adressen /24. classless Routingprotokolle (RIPv2, EIGRP, OSPF) werden benötigt, um: die classful Netzadressen nicht zusammenzufassen 49 Subnetzmasken in Routing-Updates zu integrieren

50 Unzusammenhängende Subnetze RIPv2 und EIGRP fassen automatisch die Adressen an den Klassengrenzen zusammen Der Befehl Router(config-router)#no auto-summary bewirkt das Ausschalten dieses Mechanismus 50

51 Network Address Translation (NAT) NAT definiert in RFC 1631 bewirkt einen Adressaustausch NAT erlaubt Hosts mit privaten Adressen den Zugriff auf das Internet 51

52 Network Address Translation (NAT) NAT kann statisch oder dynamisch erfolgen Port address translation (PAT) ermöglicht die Abbildung mehrerer internen Adressen auf eine globale Adresse = many-to-one NAT Mit PAT bzw. Adressoverloading können im Prinzip viele Hosts mit privater Adresse die gleiche globale Adresse nutzen. Der NAT Router unterscheidet die einzelnen Verbindungen durch TCP und UDP Portnummer. 52

53 Classless Routing Protocols RIPv2

54 Classless Routingprotokolle classless Routingprotokolle könne Subnetzmasken Informationen in den Routing-Updates transportieren Ein Vorteil besteht darin, dass alles-einsen und alles-nullen Subnetze nun genutzt werden können. Cisco erlaubt deren Nutzung allerdings auch für classful Routingprotokolle. 54

55 Classless Routingprotokolle Darüber hinaus können VLSM Verwendung unzusammenhängender Subnetze bessere IP-Adressallokation CIDR Kontrolle über Routenaggregation genutzt werden

56 RIP Eigenschaften RIP wird bis heute auf Routern und Hosts eingesetzt IP RIP ist abgeleitet von RIP Xerox für den XNS Protokollstack. Ausgangsimplementation in Berkeley UNIX als routed program RIPv1 Charles Hedrick, RFC 1058, 1988 RIPv2 Gary Malkin, RFC 1723, 1994 RIPng for IPv6 Gary Malkin, RFC 2080, 1997 (proposed standard), Erweiterungen für RIPv2 Messageformat. Grim Router

57 RIP Version 1 Classful Routingprotokoll nutzt UDP Port 520 Enthält keine Subnetzmaskeninformation in den Routing- Updates Automatische Routenaggregation an den Klassengrenzen Updates werden als Broadcasts versendet

58 RIP Paketformat command (1) version (1) must be zero (2) address family identifier (2) must be zero (2) IP address (4) must be zero (4) must be zero (4) metric (4)

59 RIP Version 2 Classless Routingprotokoll, nutzt UDP Port 520 Schließt Subnetzmaskeninformation in Routing- Updates ein Automatische Routenaggregation an den Klassengrenzen kann deaktiviert werden Updates werden als Multicasts über gesendet

60 RIP Version 2 Paketformat command (1) version (1) must be zero (2) Address Family Identifier (2) Route Tag (2) IP Address (4) Subnet Mask (4) Next Hop (4) Metric (4)

61 RIPv2 Ablauf Der Ablauf und die Timer bleiben in RIPv2 die gleichen wie in RIPv1. Nur Updates werden nicht als Broadcast, sondern als Multicast versendet 61

62 RIP v2 neue Eigenschaften Authentication des übertragenden zu anderen Knoten Next Hop IP addresses Eine verbesserte next-hop Adresse, falls eine existiert Multicasting RIP v2 Nachrichten 62

63 RIP v2 Nachrichtenformat Alle Erweiterungen befinden sich in den unused fields Der Address Family Identifier (AFI) ist auf 2 für IP gesetzt. Die einzige Ausnahme besteht darin, wenn die Anforderungen nach einer vollständigen Routingtabelle erfolgt. Dann gilt AFI=0 63

64 RIP v2 Nachrichtenformat Das Route Tag Feld liefert einen Mechanismus, um zwischen einer internen und externen Route zu unterscheiden. Das Next Hop Feld enthält die IP Adresse des nächsten Knoten in der IP-Adressliste Metrik zeigt die Anzahl von Internetworking Hops. Für eine gültige Route gilt der Bereich 1 bis 15 für 16 steht für Unerreichbarkeit 64

65 Authentication Der Authenticationstyp für die Password Authentication ist zwei, 0x0002, Die restlichen 16 Octets tragen ein alphanumerisches Password mit bis zu 16 Zeichen 65

66 Authentication RFC 1723 beschreibt nur die Password Authentication Cisco IOS liefert die Option der MD5 Authentication Cisco nutzt den ersten und letzten Routeneintrag für MD5 Authentication Zwecke MD5 berechnet einen 128-bit Hashwert aus einem Text beliebiger Länge und einem Password. 66

67 Authentication 67

68 MD5 Authentication

69 Beschränkungen von RIPv2 Geringe Konvergenzgeschwindigkeit und die Notwendigkeit des Einsatzes von holddown Timern, um Routingschleifen zu unterdrücken 69

70 Beschränkungen von RIPv2 Die schwerwiegenste Restriktion ist die Interpretation von 16 Hops als Unerreichbarkeitsschranke 70

71 RIPv2 Konfiguration Das passive interface Kommando unterbindet für RIP und IGRP das Senden von Routing-Updates über dieses Interface Router(config-router)# passive-interface interface 71

72 RIP v2 Beispiel NewYork RIPv2 Interface FastEthernet0/0 ist konfiguriert, um RIP v1 updates zu senden und zu empfangen. FastEthernet0/1 ist konfiguriert, um Updates für beide Versionen zu senden und zu empfangen FastEthernet0/2 besitzt keine spezielle Konfiguration und sendet und empfängt Version 2 defaultmäßig interface fastethernet0/0 ip address ip rip send version 1 ip rip receive version 1 interface fastethernet0/1 ip address ip rip send version 1 2 interface fastethernet0/2 ip address router rip version 2 network network

73 Unzusammenhängende Subnetze und classless routing router rip version 2 no auto-summary RIP v1 und RIP v2 nutzn die automatische Routenaggregation. 73

74 Configuring authentication Router(config)#key chain Romeo Router(config-keychain)#key 1 Router(config-keychain-key)#key-string Juliet Das Password muss auf beiden Routern das gleiche sein (Juliet), aber der Schlüsselname (Romeo) kann differieren Router(config)#interface fastethernet 0/0 Router(config-if)#ip rip authentication key-chain Romeo Router(config-if)#ip rip authentication mode md5 74

75 Show commands 75

76 show ip rip database Router# show ip rip database /16 auto-summary /24 directly connected, Ethernet /24 [1] via , 00:00:17, Serial1 [2] via , 00:00:25, Serial /24 directly connected, Serial /32 directly connected, Serial /24 directly connected, Serial /24[1] via , 00:00:25, Serial0 [1] via , 00:00:17, Serial1 Der Befehl show ip rip database prüft aggregierte Adressen in der RIP Datenbank. Diese Einträge treten auf, wenn relevante child oder specific routes aggregiert wurden. Wenn der letzte child route Eintrag ungültig wird, wird der gesamte Eintrag gelöscht 76

77 Show commands 77

78 Debug commands 78

79 SantaCruz1 router rip network network version 2 no auto-summary SantaCruz2 router rip network network version 2 no auto-summary RIPv2 Beispiel.1.25 Internet /8 ISP s0.1 e0 s1.21 static route to / / / / /16 etc. ISP router rip redistribute static network network version 2 no auto-summary ip route null / /30 Lo s0 SantaCruz1.1 e / / /28 Lo2 s0.22 Lo1 SantaCruz2.1 e /24 ` Lo / /24

80 RIPv2 Senden und Empfangen von Updates ISP(config)# line console 0 ISP(config-line)# logging synchronous ISP#debug ip rip RIP protocol debugging is on ISP#01:23:34: RIP: received v2 update from on Serial1 01:23:34: /24 -> in 1 hops 01:23:34: /24 -> in 1 hops ISP# 01:23:38: RIP: received v2 update from on Serial0 01:23:38: /24 -> in 1 hops 01:23:38: /24 -> in 1 hops ISP# 01:24:31: RIP: sending v2 update to via Ethernet0 ( ) 01:24:31: /24 -> , metric 2, tag 0 01:24:31: /24 -> , metric 2, tag 0 01:24:31: /24 -> , metric 2, tag 0 01:24:31: /24 -> , metric 2, tag 0 01:24:31: /30 -> , metric 1, tag 0 01:24:31: /30 -> , metric 1, tag 0 <text omitted> Includes mask multicast

81 Hinzufügen von Defaultrouten in RIPv2 ISP router rip redistribute static network network version 2 Internet /8.1.1 e0 ISP.25 s0 s1.21 static route to / / / / /16 etc. no auto-summary default-information originate / /30 ip route null0 ip route etherenet /24.26 s0 Lo0.1 SantaCruz1.1 e /28 Lo2 s0.22 Lo1 ` /28 SantaCruz2 Lo0.1.1 e / / /24

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