Example of the task. The following computer network, that uses link-state routing protocol, is described using neighborhood tables of the routers:

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1 Example of the task The following computer network, that uses link-state routing protocol, is described using neighborhood tables of the routers: Knoten A Knoten B Knoten C Knoten D Knoten E B 4 A 4 A 6 B 10 C 3 C 6 C 3 B 3 C 9 D 4 D 10 D 9 E 4 E 3 1. Draw the topology of the computer network that matches the routing information from the neighborhood tables 2. Show how Dijkstra s algorithm is executed in this network (node A is the starting node) SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 35

2 Solution (1) Knoten A Knoten B Knoten C Knoten D Knoten E B 4 A 4 A 6 B 10 C 3 C 6 C 3 B 3 C 9 D 4 D 10 D 9 E 4 E 3 SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 36

3 Solution (2) Schritt A B C D E c m pre c m pre c m pre c m pre c m pre A 6 0 A A 6 0 A 14 0 B A 14 0 B 9 0 C E 9 1 C E SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 37

4 Internet Routing Konkrete Realisierungen im Internet SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 38

5 Anwendung dieser Verfahren im Internet? Skalierbarkeit Kommunikationsoverhead Speicheroverhead Langsame oder keine Konvergenz Administrative Autonomie Freie Wahl von Routing Protokollen Verbergen von Netzinterna SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 39

6 Autonomous Systems (AS) Gateway Router H2 2c H1 H2 in AS2 3c 3b 3a 1a 1c 1b 2a AS2 2b AS3 1d AS1 Intra AS Routing Beispiel: Routing Information Protocol (RIP) Beispiel: Open Shortest Path First (OSPF) Inter AS Routing Border Gateway Protocol (BGP) SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 40

7 RIP und OSPF Routing Information Protocol (RIP) = Distanzvektor Routing (ungewichtet) Open Shortest Path First (OSPF) = Link State Routing (gewichtet) OSPF erlaubt zusätzliche Hierarchie in einem AS: Backbone Router Area Border Router Internal Router H2 in Area 3 Area 1 H1 Area 2 Separates OSPF in Backbone und jeder Area Area 3 H2 SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 41

8 BGP Grundlagen AS3 AS2 2c 3c 3b 3a 1c AS1 1b 2a 2b Ziel Pfad Next xin AS1 AS1 3a 1c y in AS2 AS1 AS2 3a 1c 1a z in AS3 Border Gateway Protocol (BGP) = Distanzvektor Routing (ungewichtet) Aber: Distanzvektortabelle speichert komplette Pfade anstatt Distanzwert Aber: Distanzvektortabelle muss zusätzlich den ersten Hop speichern Aber: Distanzvektortabellen werden nicht unreflektiert ausgetauscht Aber: Zwei AS können durch mehrere Kanten verbunden sein 1d SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 42

9 BGP Policy Ziel Pfad Ziel Pfad B z in Y X C Y z in X A B X or A C X X W A Ziel z in W Pfad B A W C Y Kunden AS Provider AS Beispielregeln: 1. Kunden AS darf nur Kommunikationsendpunkt sein 2. B möchte keinen Verkehr zwischen A und C tragen 3. A will niemals Verkehr über B leiten SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 43

10 Limitierter Adressbereich SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 44

11 Problemstellung Mit den Standard IP Adressen lassen sich maximal Hosts adressieren = ~ 4,3 Mrd. Das ist schon alleine ein Problem weltweit alle gewöhnlichen Hosts mit einer eindeutigen Adresse zu versehen. Darüber hinaus werden in Zukunft nicht nur gewöhnliche PCs am Internet angeschlossen sein, sondern beispielsweise auch: Mobiltelefone Fernseher und viele andere Geräte des täglichen Lebens SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 45

12 Ein Patch auf die Schnelle Network Adress Translation (NAT) Lokalen Hosts werden temporär globale Adressen zugeordnet. In ausgehenden IP Paketen wird von der NAT Box die lokale Adresse mit der zugehörenden globalen Adresse ersetzt. In ankommenden IP Paketen wird von der NAT Box die globale Adresse mit der zugehörenden lokalen ersetzt. Lokal eindeutige Adresse: H Lokales Netz IP Paket: Quelle: NAT Box Verfügbare eindeutige globale Adressen: ,..., IP Paket: Ziel: Ins Internet IP Paket: Quelle: IP Paket: Ziel: SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 46

13 Ein wichtiges Thema von IPv6 Bisher haben wir IP Version 4 (kurz IPv4) betrachtet. Es gibt Bemühungen das heutige Internet mit einer IP Version 6 (kurz IPv6) zu verbessern. Ein wichtiger Punkt bei IPv6: stelle genügend Adressen zu Verfügung IPv6 definiert 128 Bit Adressen. Damit können etwa 3,4 * Hosts adressiert werden oder anders gesagt Adressen pro Quadratmeter der Erde vergeben werden. SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 47

14 IPv6 addresses Extended to 128 bits No classes but there is subdivision between the types of addresses (specific use of addresses) Aggregatable Global Unicast addresses (1/8 of address space) Non IP networks NSAP addresses for ISO protocols IPX for Novell s network layer protocol Local link use Site local use (not connected to the Internet) Multicast addresses Source: Larry L. Peterson and Bruce S. Davie, Computer Networks: A Systems Approach, Edition 4, SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 48

15 Address notation (1) Standard representation in form of: x:x:x:x:x:x:x:x Each x is hexadecimal representation of 16bit number Example of an address: 47CD:1234:5678:9090:AABB:4422:7878:9898 SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 49

16 Address notation (2) Shortened notation (for multiple 0s): 47CD:0000:0000:0000:0000:0000:7878:9898 Can be written as: 47CD::7878:9898 IPv4 addresses are represented in the following way: For example: Is represented as: ::FFFF: SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 50

17 Packet format Source: Larry L. Peterson and Bruce S. Davie, Computer Networks: A Systems Approach, Edition 4, SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 51

18 Transition from IPv4 to IPv6 Current IPv4 networks big and decentralized No flag day IPv6 is gradually deployed and networks are allowed to use IPv4 and IPv6 standards IPv6 nodes should be able to communicate with to both type of hosts Dual stack operation IPv6 nodes run both IPv4 and IPv6 and then use one of those two standards according to Version field in the datagram Tunneling Works similar to already explained concept IPv4 only networks encapsulate IPv6 packet inside one IPv4 header SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 52

19 Zusammenfassung und Literatur SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 53

20 Zusammenfassung Das Thema von Internetworking: wie konstruiert man ein großes Netz durch verbinden von vielen kleinen Netzen Hauptproblem: Heterogenität und Skalierbarkeit Lösung IP Protokoll: Best Effort Service, der von allen aktuellen und möglichen zukünftigen Netztypen unterstützt werden kann Hauptaufgabe: Routing Interdomain Routing Intradomain Routing Tradeoff zwischen Skalierbarkeit und Optimalität: Skalierbarkeit durch hierarchische Organisation des Netzes auf Kosten von optimalen Pfaden Aktuelle Probleme: Adressverbrauch! (Routingtabellengrößen) SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 54

21 Literatur [PetersonDavie2007] Larry L. Peterson and Bruce S. Davie, Computer Networks: A Systems Approach, Edition 4, SS Service Model Host Configuration (DHCP) Error Reporting (ICMP) Virtual Networks and Tunnels Network as a Graph Distance Vector (RIP) Link State (OSPF) Interdomain Routing (BGP) Routing Areas IP Version 6 (IPV6) Grundlagen der Rechnernetze Internetworking 55