Internet Routing. Grundprinzipien Statisches Routing Dynamisches Routing Routingprotokolle Autonome Systeme

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1 Internet outing Grundprinzipien Statisches outing Dynamisches outing outingprotokolle Autonome Systeme 1 Prof. Dr. Thomas Schmidt

2 outing im Internet outing bezeichnet die Wegefindung der Pakete im Internet Wichtigste Festlegungen: Die outing-ntscheidung basiert allein auf der Zieladresse Jede Komponente bestimmt nur den nächsten Punkt des Weges (next hop), nicht den gesamten Weg zum Ziel s gibt zwei Arten des outings: - Direktes outing: Der Zielrechner ist im gleichen Netz, d.h. direkt erreichbar - Indirektes outing: Der Zielrechner ist nur über ein Gateway/outer erreichbar, an welchen das Paket zur Weiterleitung geschickt wird (z.. Defaultgateway) 2 Prof. Dr. Thomas Schmidt

3 outing-tabellen Die ntscheidungen des indirekten outings basieren auf outing-tabellen: Gateways und Hosts besitzen outingtabellen - Host-Tabellen: meist nur das Defaultgateway - Gateway-Tabellen: intrag für jedes erreichbare Netz Statisches outing bezeichnet die manuelle Tabellenpflege Automatisiertes Update von outing-tabellen zwischen Gateways ist aber notwendig outing-protokolle Informationen über outingtabellen erhält man unter UNIX und Windows mit netstat -r(n) 3 Prof. Dr. Thomas Schmidt

4 outing eispiel 4 Prof. Dr. Thomas Schmidt

5 IP outing: CID Statische Subnetzmasken in IP sind nicht flexibel genug, um dem wachsenden Strukturierungsbedarf des Internet zu entsprechen. Internet ackbone outer benötigen Methoden zur Verdichtung, um outingtabellen zu begrenzen: Classless Interdomain outing (CID) Variable Length Subnet Masks (VLSM) Ansatz: Vergabe von löcken von Netzadressen ezeichnung durch Supernetting Adresse outing entlang längster Netzmaskenübereinstimmung 5 Prof. Dr. Thomas Schmidt

6 outenverdichtung durch VLSM outer A outer / / / / / / / / / /24 outer C /16 outer D /24 Internet /16 outer C ekanntgegebener Weg zu Subnetzen durch Aggregation / / / /19 6 Prof. Dr. Thomas Schmidt / / / / / /27

7 Dynamisches outing Da statische outing-tabellen zu inflexibel für das schnell veränderliche Internet sind, werden diese i.d.. dynamisch verändert: outing-informationen werden mithilfe von Protokollen automatisch ausgetauscht (Topologie, Güte) Hierzu passende outing-algorithmen übernehmen die ntscheidung über ein Update der lokalen outing-tabellen. 7 Prof. Dr. Thomas Schmidt

8 outing-algorithmen 8 Prof. Dr. Thomas Schmidt

9 Distanz-Vektor Algorithmen Ziel: Jeder outer verfügt über Liste kürzester Distanzen zu allen Netzen der outing-domain (Distanzvektor). Distanzen werden in einheitlicher, vorgegebener Metrik gemessen. outer broadcasten ihre outingtabellen. Update Algorithmus: Neu erlernte kürzere Wege ersetzen bisherige inträge. 9 Prof. Dr. Thomas Schmidt

10 eispiel: outing Information Protocol (IP) Distance-vector Protokoll FC 1058, viele (auch public domain) Implementierungen outer tauschen mit IP ihre aktuellen outing-tabellen alle 30 Sekunden mit den direkten Nachbarn aus IP ändert outing-inträge auf den echnern direkt IP stützt sich auf eine hop count metric IP benutzt udp, ab Version 2 Multicast und simple Authentifizierung 10 Prof. Dr. Thomas Schmidt

11 IP Initialisierung A 0 A D 0 D A 0 A 1 D 1 D A A D A 1 A 0 0 C 1 C 1 0 C C C 0 C 1 C 0 C 1 A 0 A 1 C 2 D 1 D 2 D A 1 A 2 C 2 D 0 D 1 A D A 1 A 0 C 1 C D 2 1 A 2 D 1 C 1 C D 1 D 0 C A 2 1 C 0 C D 2 1 D 1 C 1 C D 1 D 0 11 Prof. Dr. Thomas Schmidt 3 Updates (90 Sekunden) nötig, bis alle outing- Tabellen vollständig sind

12 Link-Kosten Änderung good news travels fast bad news travels slow - count to infinity Problem! 60 X 4 Y 50 1 Z Algorithmus setzt sich fort 12 Prof. Dr. Thomas Schmidt

13 Poisoned everse Z informiert Y, das seine (Z s) ntfernung zu X unendlich ist (damit Y nicht über Z nach X routet) 60 X 4 Y 50 1 Z löst dieses das Problem komplett? Algorithmus terminiert 13 Prof. Dr. Thomas Schmidt

14 Link-State Algorithmen Jeder outer testet den Status seiner Links zu den Nachbarroutern. Link-Informationen werden an alle outer des Netzwerks weitergegeben (Fluten). Jeder outer baut hieraus eine Netztopologie auf. Alle outer des Netzwerks berechnen in gleicher Weise die günstigsten Wege und bilden outing-tabellen. 14 Prof. Dr. Thomas Schmidt

15 Graphentheorie: Dijkstra-Algorithmus Start ω 1,2 = Ziel: rrechne minimal gewichtete Wege vom Startpunkt aus: D(k), f.a. Knoten k. ω 1,3 = 4 3 ω 3 = 1,4 4 ω 3,5 = 3 ω 4 = 1,5 5 ω 2,5 = Der Dijkstra-Algorithmus funktioniert auch für gerichtete Graphen, d.h. asymmetrische Links. 3 ω 1,k Init: D(k) = für k Nachbar von 1 = sonst. = {1} (Knoten mit opt. Pfad) Loop: Für alle k finde min. D(k ) Füge k zu hinzu. Für alle Nachbarn i : D(i) = min (D(i), D(k ) + ωk ',i ) 15 Prof. Dr. Thomas Schmidt

16 eispiel: Open Shortest Path First (OSPF) OSPF (FC 1247) gehört zur Familie der Link-State Protokolle OSPF setzt direkt auf IP auf (Nutzung von TOS). OSPF konvergiert schnell und unterstützt Load-alancing. OSPF outen haben Versionsnummern. OSPF teilt das Netz in Areas (IPTeilnetze) auf (aussen unsichtbar) OSPF unterscheidet Punkt-zu-Punkt-, Multi-Access- und Stub-Netze OSPF verarbeitet neben Topologieinformationen auch Cost-Gewichte Problem: outing-ntscheidungen können sehr komplex werden. 16 Prof. Dr. Thomas Schmidt

17 OSPF Topologie 17 Prof. Dr. Thomas Schmidt

18 OSPF Areas 18 Prof. Dr. Thomas Schmidt

19 Autonome Systeme Grundsätzlich zerfällt das outing-problem in outing innerhalb von Netzwerken outing zwischen Netzwerken Deshalb gliedert sich das Internet in Autonome Systeme (AS), deren innere Struktur nach außen transparent ist. outer innerhalb eines Autonomen Systems heißen Interior Neighbours außerhalb: xterior Gateways Innerhalb ASe wird ein frei wählbares internes P gesprochen. ASe besitzen eine global eindeutige AS-Nummer (ASN). 19 Prof. Dr. Thomas Schmidt

20 xterior / Interior Gateway Protokolle Netzwerk 1 HostA1 Host 1 xterior: GP GP xterior Gateway 1 GP IP Interior: IP IP-V2 OSPF xterior Gateway 2 IP HostA2 Host 2 Netzwerk 2 20 Prof. Dr. Thomas Schmidt

21 Intra-AS und Inter-AS outing a C C.b b d A A.a a b A.c c.a a c Gateways: inter-as routing untereinander intra-as routing mit b anderen outern im selben AS Inter-AS und intra-as outing im Gateway outer A.c Netzwerkschicht Sicherungsschicht Physikal. Schicht 21 Prof. Dr. Thomas Schmidt

22 eispiel: order Gateway Protocol (GP4) GP (FC ) gehört zur Familie der Path Vector Protokolle. egelt outing zwischen Autonomen Systemen (GP Peers). Typischer insatz: Peering Points. GP operiert auf Path-Vektoren (Liste der ASNs auf einem Weg). GP Peers empfangen Path-Vektoren von direkten Nachbarn. outing Algorithmus: Offen für Policies, z.. shortest Path, bevorzugte Nachbarn, Hot Potato oder Cold Potato GP outer entscheiden via Policy über eigene Advertisements. 22 Prof. Dr. Thomas Schmidt

23 ibliography Christian Huitema: outing on the Internet, 2nd ed. Pearson, Prof. Dr. Thomas Schmidt

24 Selbsteinschätzungsfragen 1. Welche einzelnen Schritte muss ein outer bei dem Forwarding von IP Paketen vornehmen? 2. s gibt mindestens 3 essentielle Vorteile von CID welche? 3. Warum würde IP schneller konvergieren, wenn es sich die Quelle seiner outingeinträge merken würde? 4. Wie unterstützen OSPF und GP4 asymmetrisches outing? 24 Prof. Dr. Thomas Schmidt