Encaminhamento estático

Arquitectura de Redes
Revisões de alguns
conceitos dados em RSD
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
1
Camadas Protocolares
Aplicação
Cabeç
Transporte
Cabeç
Revisões
Internet
Ligação
Dados
Cabeç
Cabeç
Física
Dados
Dados
Dados
Dados
2
PDU que passa no “fio”
TCP/IP
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
ARP
Objectivo: traduzir endereço IP para endereço físico
8
16
24
31
Tipo End. Hardware
Tipo Protocolo
Cp End Hard Cp End Proto
Operação
Endereço Hardware Rementente
End. Hard. Remetente
End. Proto. Remetente
End. Proto. Remetente
End. Hard. Destino
Endereço Hardware Destino
Endereço Protocolo Destino
Revisões
0
3
Mensagem ARP para Hard: Ethernet e Proto: IP
Tipo End. Hard: Ethernet, Token Ring, etc
Tipo Protocolo: IP, IPX, etc
Operação: ARP Request, ARP Reply, RARP Request, RARP Reply
RFC 826 - Ethernet Address Resolution Protocol: Or converting network
protocol addresses to 48.bit Ethernet address for transmission on Ethernet
hardware
RFC 2390 - Inverse Address Resolution Protocol
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
ICMP
Permite transmitir erros, informação, pedidos
Transportado em pacotes IP
0
8
Tipo
16
24
Código
Checksum
[dados dependentes do tipo]
...
31
Tipo e código:
Revisões
Alguns tipos:
4
Definem o significado da mensagem
Determinam o formato da mensagem IP
echo request
echo reply
time exceeded
Destination
unreachable
Redirect
Alguns códigos (tipo=dest. unreach.)
net unreachable
host unreachable
protocol unreachable
port unreachable
fragmentation needed and DF set
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Ferramentas: ping
Baseado nas mensagens ICMP echo request e echo
5
reply
Opções:
Broadcast: -b (necessário para endereços
broadcast)
Flood: -f intervalo entre echo request de 0 (apenas
acessível a root)
Sem resolução de endereços: -n
Tamanho do pacote: -s
Mais: man ping
Curiosidade:
http://ftp.arl.army.mil/~mike/ping.html
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Ferramentas: ping
Exemplo 1:
$ ping 193.137.55.13
PING 193.137.55.13 (193.137.55.13) 56(84) bytes
64 bytes from 193.137.55.13: icmp_seq=1 ttl=251
64 bytes from 193.137.55.13: icmp_seq=2 ttl=251
64 bytes from 193.137.55.13: icmp_seq=3 ttl=251
64 bytes from 193.137.55.13: icmp_seq=4 ttl=251
64 bytes from 193.137.55.13: icmp_seq=5 ttl=251
64 bytes from 193.137.55.13: icmp_seq=6 ttl=251
of data.
time=0.975 ms
time=1.77 ms
time=1.64 ms
time=1.58 ms
time=1.63 ms
time=1.36 ms
--- 193.137.55.13 ping statistics --6 packets transmitted, 6 received, 0% packet loss, time 5004ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.975/1.496/1.779/0.263 ms
Exemplo 2:
6
$ ping 193.137.55.1
PING 193.137.55.1 (193.137.55.1) 56(84) bytes of data.
(passado algum tempo de espera, CTRL-C)
--- 193.137.55.1 ping statistics --20 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 18997ms
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Ferramentas: traceroute
Baseado na mensagem ICMP time exceeded
Pacotes enviados com TTL=1, 2, 3…
Opções:
Sem resolução de nomes: -n (aconselhável)
Enviar apenas um pacote de cada vez: -N 1
(aconselhável para capturas, facilita a interpretação)
Mais: man traceroute
Exemplo 1:
7
$ /usr/sbin/traceroute -n 193.137.55.9
traceroute to 193.137.55.9 (193.137.55.9), 30 hops max, 38 byte packets
1 10.0.0.1 0.269 ms 0.123 ms 0.100 ms
2 193.136.39.1 2.038 ms 1.961 ms 1.958 ms
3 193.137.26.1 0.928 ms 0.732 ms 1.116 ms
4 193.136.54.25 1.155 ms 1.839 ms *
5 193.137.55.9 1.337 ms 1.472 ms 4.253 ms
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Ferramentas: traceroute
Exemplo 2:
8
$ /usr/sbin/traceroute -n 193.137.55.1
traceroute to 193.137.55.1 (193.137.55.1), 30 hops max, 38 byte packets
1 10.0.0.1 0.266 ms 0.108 ms 0.099 ms
2 193.136.39.1 2.038 ms 1.966 ms 1.974 ms
3 193.137.26.1 0.914 ms 0.668 ms 0.782 ms
4 193.136.54.25 1.000 ms 1.255 ms 1.192 ms
5 * * *
6 * * *
7 * * *
8 * * *
9 * * *
10 * * *
11 * * *
12 * * *
13 * * *
14 * * *
15 * * *
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Ferramentas: traceroute
Exemplo 3:
9
$ /usr/sbin/traceroute -n 193.137.55.111
traceroute to 193.137.55.111 (193.137.55.111), 30 hops max, 38 byte packets
1 10.0.0.1 0.191 ms 0.104 ms 0.093 ms
2 193.136.39.1 2.026 ms 1.980 ms 1.964 ms
3 193.137.26.1 1.102 ms 1.036 ms 0.922 ms
4 193.136.54.25 2.500 ms 1.634 ms 1.566 ms
5 193.136.4.37 1.100 ms 1.175 ms 1.447 ms
6 193.136.4.38 1.379 ms 4.179 ms 1.170 ms
7 193.136.4.37 1.636 ms 1.754 ms 2.141 ms
8 193.136.4.38 2.041 ms 3.945 ms 2.107 ms
9 193.136.4.37 1.063 ms 1.730 ms 1.460 ms
10 193.136.4.38 1.647 ms 1.796 ms 2.130 ms
11 193.136.4.37 1.263 ms 1.562 ms 2.164 ms
12 193.136.4.38 2.316 ms 2.279 ms 2.025 ms
13 193.136.4.37 1.769 ms 1.972 ms 1.323 ms
14 193.136.4.38 1.736 ms 5.455 ms 1.818 ms
15 193.136.4.37 2.625 ms 2.387 ms 2.651 ms
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Ferramentas: ipcalc
Cálculo de endereços e máscaras
Exemplo 1 (máscara com classes):
$ ipcalc -m 130.76.32.77
NETMASK=255.255.0.0
Exemplo 2 (máscara CIDR):
$ ipcalc -m 130.76.32.77/20
NETMASK=255.255.240.0
Exemplo 3 (nº de bits do prefixo):
10
$ ipcalc -p 130.76.32.77 255.255.240.0
PREFIX=20
Exemplo 4 (endereço de rede):
$ ipcalc -n 130.76.32.77/20
NETWORK=130.76.32.0
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Arquitectura de Redes
Encaminhamento
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
11
Encaminhamento – Conceito
Terminal 1
1.
2.
3.
4.
Descobrir NA de Term2
Term2 não está em Net1
Enviar para Router 1
Descobrir HA de Router 1
Terminal 2
HA-R1 | HA-T1 NA-T2 | NA-T1
HA-T2 | HA-R1 NA-T2 | NA-T1
Dest. Orig.
HA-R2 | HA-R1 NA-T2 | NA-T1
Net 1
Net 2
12
Net 3
Router 1
1.
2.
3.
Router 2
Term2 não está em Net1 nem Net2
Enviar para Router 2
Descobrir HA de Router 2
HA – Hardware Address
NA – Network Address
1.
2.
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Term2 está em Net3
Descobrir HA Term2
Encaminhamento – Tabelas
R2
Net 1
Net 2
R1
Destino
Next Hop
Net 1
R1
Net 2
Entrega directa
Net 3
Entrega directa
Net 4
R3
Net 5
R1
Net 5
14.0.0.1
145.12.0.7
145.12.0.1
14.0.0.
0
R3
192.170.1.1
192.170.20.1
192.170.20.
0
192.170.1.
0
Destino
Máscara
Next Hop
14.0.0.0
255.0.0.0
145.12.0.1
145.12.0.0
255.255.0.0
Entrega directa
192.170.1.0
255.255.255.0
Entrega directa
192.170.20.0
255.255.255.0
192.170.1.7
81.0.0.0
255.0.0.0
145.12.0.1
13
81.0.0.
0
192.170.1.7
R2
145.12.0.
0
R1 81.0.0.1
Net 4
Net 3
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
R3
Encaminhamento – Routing vs. Forwarding
Forwarding refere-se à descoberta do próximo
salto para um pacote
Descoberta do prefixo correspondente mais
longo na tabela
Tarefa do plano de dados
Routing refere-se ao estabelecimento de rotas
14
Preenchimento da tabela
Tarefa do plano de controlo
Informalmente, é frequente o uso da palavra
routing para significar tanto uma coisa como a
outra (ou mesmo ambas)…
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Encaminhamento – Algoritmo
Extrair IP do
datagrama
É um endereço
nosso?
não
Consultar tabela encam.,
descobrindo a entrada para
IP destino
(IP dst & Masc == Net)
sim
Rede dst ligada
directamente?
sim
não
Receber
datagrama
Encaixa em
alguma rota? *
não
ARP do IP
do destino
Existe rota
por omissão?
sim
15
não
Erro de encam.
“discard”
enviar pacote
para essa rede
sim
ARP do IP
do router
Enviar para
o router
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* pode ser uma máscara de
32 bits
Encaminhamento – CIDR (I)
Classes de endereços
Class
0
0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
A
0
Bits de Rede
B
1
0
Bits de Rede
C
1
1
0
Bits de Rede
D
1
1
1
0
Multicast group
E
1
1
1
1
0
0
8
0
9
1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
2
0
2
1
2
2
2
3
2
4
2
5
Host bits
Host bits
Host bits
Reserved
Class
16
07
Endereços
Redes
Hosts
128
Class A
0.0.0.0 até 127.255.255.255
16 777 214 hosts por rede
Class B
128.0.0.0 até 191.255.255.255
16 384
Class C
192.0.0.0 até 223.255.255.255
2 097 152
Class D
224.0.0.0 até 239.255.255.255
---
Multicast
Class E
240.0.0.0 até 255.255.255.255
---
Reservada
65 532 hosts por rede
254 hosts por rede
As classes A, B e C têm endereços privados e reservados
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
2
6
2
7
2
8
2
9
3
0
3
1
Encaminhamento – CIDR (II)
Aparecem muitas LANs com poucas máquinas
Problemas administrativos
Tabelas de routing aumentam (implicando trocas mais
pesadas das rotas)
Endereços de rede em falta
Solução endereços de sub-redes
Uma classe B pode implementar várias sub-redes (usando
5 dos 16 bits 30 sub-redes com 2046 hosts)
Pode-se implementar partições da rede com diferentes
número bits para a sub-rede
Hierarquia de endereços
Máscaras de rede:
17
11111111.11111111.1111111.00000000 24
255.255.255.0
11111111.11111111.1100111.00111000 ??
255.255.103.56
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Encaminhamento – CIDR (III)
Se terminal não souber de sub-rede para
que router envia?
Net 1
Net 2
SubNet
1
Net 3
SubNet2
R1
18
R2
Pode-se aumentar o nº de hops a percorrer
Regras para boa manutenção:
Utilizar endereços contíguos
Endereços de sub-rede uniformes
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Encaminhamento – CIDR (IV)
Super Redes
Agregação de redes de uma classe mais baixa num
conjunto (ex.: um ISP poderia querer agregar 4 redes
classe C, 192.150.60.0, 192.150.61.0, 192.150.62.0,
192.150.63.0 (192.150.60.0, 4)
Notação CIDR 192.150.60.0/22
CIDR = Classless Inter-Domain Routing (também
especifica endereçamento)
CIDR obrigatoriamente utiliza máscaras contínuas
19
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Encaminhamento – Estático (I)
Desvantagens
Configuração manual;
Mudança topológica reconfiguração;
Vantagens
Poupa largura de banda – ausência do tráfego originado
pelos protocolos de encaminhamento no
encaminhamento dinâmico;
Ligeira segurança – não existe informação de rotas a
‘circular’; não existe a possibilidade de enviar informação
falsa
Apropriado para pequenas redes;
20
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Encaminhamento – Estático (II)
Não existe necessidade de protocolos de
encaminhamento entre R1 e R2
R1 só precisa de saber que todo o tráfego que não é
destinado à sua rede local deverá ser enviado para o
R2
R2 funcionará apenas com uma rota estática para a
rede do R1
Poupança na largura de banda
Outros routers devem ter uma rota por omissão
Linha dedicada
21
Interne
t
Net 1
R1
R2
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Encaminhamento – Dinâmico (I)
Com o acréscimo de ligações entre routers a situação complica-se
Métricas dos caminhos tomam maior relevo para determinar
escolha de rotas
menor delay, menor jitter, ...
Mais usado: contagem de ‘saltos’
Linha dedicada
Interne
t
AS 1
22
AS 2
AS 3
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Encaminhamento – Dinâmico (II)
A maior parte do tráfego de rede encontra-se
dentro de grupos lógicos ou domínios de
encaminhamento:
23
Sistema Autónomos, Áreas, etc: mesma
autoridade de administração e que utiliza o
mesmo protocolo de encaminhamento para
partilhar informação entre os seus routers;
Protocolos de encaminhamento interiores e
exteriores
As métricas não são usadas em protocolos de
encaminhamento exterior, pois não será de
confiar nas métricas internas anunciadas.
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)
Terminais
Normalmente não participam no processo de
routing
Tabela de encaminhamento contém apenas
Redes às quais está directamente ligado
Default gateway
Numa rede com mais que um router, se na
default gateway a rota para esse destino sair
pela mesma interface
24
Router reenvia o pacote
Envia ao terminal um ICMP Redirect
Específico para um endereço IP de destino
Terminal faz cache do next hop para esse IP
Rui Prior 2006/07 (adap. Pedro Brandão)