Routage - unistra.frpansiot/enseignement/rli/RLI-routage-et-IP.pdf · • Broadcast – 255.255.255.255 : • toutes les machines du sous-réseau – Broadcast dans un (sous)-réseau

UdS L3 informatique 20/03/12

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RLI 2012 - IP et Routage 1

Routage

Interconnexion au niveau IP


Interconnexion niveau 2 ou 3 ?

transport

réseau (A)

liaison liaison

réseau

liaison liaison

réseau (B)

transport

physique physique physique physique

extrémité 1 lien 1 routeur lien 2 pont lien 3 extrémité 2 Réseau local LAN

Application Application

TCP

IP

Ethernet


sudo ./lft -A 203.222.38.67 TTL LFT trace to sl-gw1-hk-.sprintlink.net (203.222.38.67):80/tcp 1 [2259] api-rc1-ge-0-2-0-2.u-strasbg.fr (130.79.91.253) 0.9/0.8ms 2 [2259] crc-rc1-ge-0-1-0-0.u-strasbg.fr (130.79.20.13) 1.0/2.3ms ** [neglected] no reply packets received from TTL 3 4 [2200] te0-2-0-0-besancon-rtr-011.noc.renater.fr (193.51.189.122) 11.7/13.6ms 5 [2200] te0-1-0-0-dijon-rtr-011.noc.renater.fr (193.51.189.114) 14.4/12.0ms 6 [2200] te0-3-2-0-lyon1-rtr-001.noc.renater.fr (193.51.189.141) 10.0/16.7ms 7 [3356] xe-8-0-0.edge5.Paris1.Level3.net (212.73.207.173) 76.4/15.9ms 8 [3356] ae-33-51.ebr1.Paris1.Level3.net (4.69.139.193) 16.5/16.2ms 9 [3356] ae-2-2.ebr1.London1.Level3.net (4.69.142.106) 23.4/23.2ms 10 [3356] ae-11-51.car1.London1.Level3.net (4.69.139.66) 23.8/23.4ms 11 [1239] sl-bb21-lon-10-0-0.sprintlink.net (213.206.131.21) 23.8/23.1ms 12 [1239] sl-bb22-lon-3-0-0.sprintlink.net (213.206.129.153) 23.6/23.6ms 13 [1239] sl-bb20-bru-14-0-0.sprintlink.net (213.206.129.42) 32.6/32.7ms 14 [1239] sl-bb21-bru-15-0-0.sprintlink.net (80.66.128.42) 32.8/32.5ms 15 [1239] sl-bb20-ams-14-0-0.sprintlink.net (213.206.129.45) 32.9/32.2ms 16 [1239] sl-bb21-ham-6-0-0.sprintlink.net (213.206.129.145) 38.6/39.0ms 17 [1239] sl-bb21-cop-13-0-0.sprintlink.net (213.206.129.57) 43.8/43.7ms 18 [1239] sl-bb21-sto-14-0-0.sprintlink.net (213.206.129.34) 52.6/52.1ms 19 [1239] sl-bb20-hk-11-1-3.sprintlink.net (213.206.129.131) 283.9ms


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Routage et IP

transport

réseau (A)

liaison liaison

réseau

liaison liaison

réseau (B)

transport

physique physique physique physique

extrémité 1 lien 1 routeur lien 2 pont lien 3 extrémité 2 Réseau local LAN

Application Application


Service fourni par IP à la couche transport –  services en mode non connecté

•  complexité au niveau Transport (bout en bout) •  « Réseau simple et terminaux complexes »

–  Contraire du réseau téléphonique usuel •  réseau déchargé des mécanismes de contrôle •  adapté aux services « asynchrones » (données) ou aux

transactions (requêtes / réponses) •  Qualité de Service difficile à garantir

–  Fonctionnement mode non connecté (datagramme) •  paquets (datagrammes) routés indépendamment les uns des

autres •  routeurs ont une table avec une ligne pour chaque (groupe de)

destination •  plus robuste (résistance aux pannes)


Protocole IP (Internet Protocol, 1981) •  Défini dans le RFC 791 http://www.ietf.org/rfc/rfc0791.txt

–  envoi de datagrammes (paquets IP) •  de bout en bout à travers des (sous-)réseaux interconnectés (internet) •  sous réseaux hétérogènes (débit, taille trames, adressage)

–  IP = couche unificatrice •  IP au dessus de tout protocole (LAN, WAN, satellite, connecté ou non, …) •  règles d’encapsulation du paquet IP pour chaque type de liaison

–  peu de fonctions complexes (sauf fragmentation) •  dans le plan de données •  pas de retransmission (non fiable) •  déséquencement possible •  pas ou peu de contrôle de flux/congestion •  modèle de service usuel : « best effort »

–  complexité dans le plan de contrôle/signalisation •  protocoles de routage

–  fonctions évoluées dans la couche transport (ex : TCP)


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Adressage IP

•  Adresse IP (IPv4) codée sur 32 bits –  notation décimale 130.79.200.1 –  une adresse identifie une interface (pas un hôte)

•  plusieurs interfaces => plusieurs adresses (routeurs) –  Initialement notion de réseau et de classe –  adresse découpée Réseau(R) | Hôte(H)

•  classe A, premier bit = 0, 7 bits pour R, 24 pour H •  classe B, 2 premiers bits 10, 14 bits pour R, 16 pour H •  classe C, 3 premiers bits 110, 21 bits pour R, 8 pour H •  classe D, 4 premiers bits 1110, adresses multicast •  classe E commence par 1111 : non utilisées


Adressage : sous réseaux

•  adresse découpée en 3 parties –  réseau | sous-réseau | hôte

•  permet un découpage fin : sous-réseau de 2i adresses •  découpage ne peut être deviné à partir de l’adresse •  nécessite un masque de (sous-)-réseau (netmask)

–  les bits à 1 désignent réseau + sous-réseau –  ceux à 0 le numéro de l’hôte dans le sous-réseau

•  en pratique masque formé de n « 1 » contigus à gauche –  peut être représenté par un préfixe

130.79.90.0/23 <=> 130.79.90.0 255.255.254.0 •  masque ou préfixe doit être configuré par interface

–  permet déterminer si une adresse ∈ même sous-réseau


Adressage : cas particuliers

•  Broadcast –  255.255.255.255 :

•  toutes les machines du sous-réseau –  Broadcast dans un (sous)-réseau spécifié

•  tous les bits de H mis à 1 •  130.79.90.0/23 => 130.79.91.255

–  Multicast •  224.0.0.0/4 •  Représentent un groupe de machines (interfaces) •  Nécessite un protocole d’adhésion (IGMP)


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Adressage : cas particuliers (2)

•  Adresses privées –  10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16

•  non routables à travers internet •  => peuvent être réutilisées indépendamment •  souvent utilisées avec NAT

–  Network Address Translation

–  169.254.0.0/16 •  Spécifiques au lien (link local) •  Adresses configurées automatiquement •  Non routables à travers internet


Adressage : « super réseaux » et CIDR

•  CIDR : Classless InterDomain Routing –  RFC 1518 et 1519 (1993)

•  constat début années 1990 –  mauvaise utilisation des classes d’adresses

»  classe A : 224 machines !! »  peu de réseaux de classe A et de classe B

–  beaucoup de classe C »  entreprise a besoin de plusieurs classes C

•  => épuisement des N° réseaux disponibles •  => explosion tables de routage

–  une ligne par réseau attribué de classe A, B ou C


CIDR (suite)

•  Solution à long terme : IPv6 •  espace d’adressage sur 128 bits •  facilité renumérotation

•  Solution à court terme (mais qui dure) : CIDR –  Plus de classes –  Réseau représenté par un préfixe

•  ex : 200.16.0.0/14 •  même principe que les sous-réseaux •  toute taille 2i possible : meilleure utilisation adresses •  réseau = un seul préfixe (au lieu de plusieurs classe C)

–  => table routage plus petite –  Agrégation possible


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Exemple table propagation IP Gateway of last resort is 130.79.208.230 to network 0.0.0.0 130.79.0.0/16 is variably subnetted, 9 subnets, 3 masks C 130.79.48.128/25 is directly connected, GigabitEthernet0/1.48 C 130.79.48.96/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.486 C 130.79.48.80/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.485 C 130.79.48.64/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.484 C 130.79.48.48/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.483 C 130.79.48.32/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.482 C 130.79.48.16/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.481 C 130.79.208.224/29 is directly connected, GigabitEthernet0/0 C 130.79.48.0/28 is directly connected, GigabitEthernet0/1.480 S* 0.0.0.0/0 [1/0] via 130.79.208.230


Exemple table propagation IP Exemple de préfixes (routage entre réseaux ) 4.0.0.0/8 4.2.40.0/21 4.2.52.0/22 4.2.64.0/20 4.17.1.0/24 4.17.1.253/32 4.17.106.0/24 4.23.112.0/22 4.24.148.128/25


IP sur une station

•  Informations nécessaires –  Configuration

•  statique (ifconfig/ipconfig) •  dynamique (DHCP)

–  adresse IP, S et masque M (par interface) –  adresse IP, G du routeur par défaut (gateway) –  adresse ethernet s (par interface) connue

statiquement –  table ARP

•  construite dynamiquement (ARP)


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ARP •  ARP Address Resolution Protocol RFC 826

–  En général adressage différent aux niveaux 2 et 3 –  ARP : correspondance entre

•  adresse de niveau 3 connue (par exemple IP) •  adresse de niveau 2 (par exemple ethernet) •  requête envoyée en broadcast de niveau 2 (ethernet) •  réponse en unicast vers adresse Mac demandeur

–  protocole au même niveau que IP

•  remarque : il existe aussi RARP : Reverse ARP (RFC 903) –  correspondance adresse Mac => adresse IP –  Peu utilisé

•  au démarrage de machines ignorant leur adresse IP


Exemple requête ARP


Table arp Cache ARP conservant la correspondance @IP <-> @ ethernet

–  pendant un certain délai –  Voir commande arp

$ arp -a crc.u-strasbg.fr (130.79.201.129) at 0:15:60:aa:fd:2 on en0 [ethernet] ricoh.u-strasbg.fr (130.79.201.154) at 0:0:74:9e:11:22 on en0 [ethernet] crc-rc1-ge-1-2-0-5.u-strasbg.fr (130.79.201.253) at 0:5:85:8a:1b:f1 on en0

[ethernet] r-crc-5.u-strasbg.fr (130.79.201.254) at 0:0:5e:0:1:33 on en0 [ethernet] Si adresse IP pas dans la table : envoyer requête ARP


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Algorithme simplifié : envoi paquet /* IP dest. = D (fournie par appli), IP source = S (interface) */

Si ( D ∧ M = S ∧ M ) /* D appartient au réseau local */ alors si D ∉ Table ARP alors envoyer requête ARP(D) en broadcast ethernet si réponse ARP(D,d) alors mettre (D, d) dans la table ARP finsi finsi si (D, d) ∈ table ARP alors

envoyer paquet dans une trame ethernet source s et destination d sinon échec /* pas de réponse ARP */ finsi

sinon /* D n’appartient pas au sous-réseau local */ envoyer le paquet dans une trame ethernet source s et destination g /* g est l’adresse ethernet de G contenue dans la table ARP et apprise par ARP */

finsi


2. Routage et routeur

Routage des paquets : plusieurs phases 1) obtenir des informations sur le réseau

topologie, ressources (débit disponible, …) 2) déterminer une route pour atteindre destination (préfixe) => table de routage (RIB : Routing Information Base) 3) configurer les routeurs (acheminement)

=> table de commutation (FIB : Forwarding Information Base) 4) commuter les paquets

1 à 3 : plan de contrôle (signalisation : protocoles de routage) 4 : plan de données 1-3 et 4 se déroulent en parallèle et en permanence

mais avec des fréquences différentes


Routeur IP simplifié

RIB

FIB

Signalisation

Données

A, données entrée

FC

Algo routage

sortie paquet

configuration

IP destination

Calcul FIB Messages de routage

longest match

Plan de contrôle

Plan de données file d’attente


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FIB et commutation

•  FIB : •  informations minimale pour commuter

–  préfixe, interface sortie, prochain saut •  doit être très rapide

–  paquet de 1000 bits sur réseau 10Giga < 100 ns •  principe du longest match

–  étant donnée destination D –  trouver dans FIB plus long préfixe correspondant à D

»  plus long = plus spécifique –  plus complexe que exact match –  exemple : arbres binaires de recherche


FIB et routage saut par saut

•  Dans internet –  chaque routeur construit sa RIB puis sa FIB

•  un paquet est commuté –  saut par saut (hop by hop)

»  interrogation des FIB successives –  => aucun routeur ne connaît la route exacte empruntée par

un paquet (risque de boucle d’où le TTL) •  si changement RIB

–  2 paquets successifs (même flux) => routes différentes •  si file d’attente pleine : paquet jeté •  Si TTL dépassé ou paquet trop gros pour sortie (et DF)

ou pas de route –  Paquet jeté + erreur ICMP


Algorithmes de routage Objectifs du routage

permettre construction RIB puis FIB tel que : •  assurer acheminement paquet à destination

–  sans boucle •  minimiser le délai de transmission •  maximiser le débit •  prévenir la congestion •  assurer l’équité entre utilisateurs •  optimiser utilisation ressources du réseau •  gérer les défaillances du réseau •  S’adapter aux modifications du réseau •  stabilité


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Techniques distribuées

•  En général routage adaptatif global

–  chaque routeur adapte sa table de routage en fonction d’information locales, mais aussi globales,

»  => signalisation de routage avec les autres noeuds

•  Routage à vecteur de distance distance vector –  chaque routeur possède une vue partielle du réseau –  ex RIP : Routing Information Protocol

»  principe vu en Réseaux et Protocoles

•  Routage par informations d’état des liens link state –  chaque routeur possède une vue globale du réseau –  ex OSPF (Open Shortest Path First), IS-IS


RIP •  On observe

–  comptage à l’infini •  limiter la métrique maximum (16 pour RIP)

–  boucle transitoire de routage •  horizon partagé /retour empoisonné

–  évite les boucles longueur 2 : –  envoyer une distance ∞ à notre prochain saut vers D

–  problème long à se résorber •  échange toutes les 30 secondes •  => mises à jour déclenchées •  => gros trafic

–  Taille des vecteurs croît avec taille du réseau


Algorithmes à état des liens

•  Principe –  lien = connectivité entre

•  routeur et réseau ou entre 2 routeurs •  = arête d’un graphe •  sommet du graphe : routeurs et réseaux

–  chaque routeur détermine •  état des liens (EL) adjacents (local)

–  A chaque changement d’état d’un lien local •  routeur initie diffusion de proche en proche du nouvel

EL à tous les routeurs du réseau


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Algorithmes à état des liens (2)

•  Diffusion de proche en proche –  doit être fiable

•  transfert état des liens acquittés, numéro de séquence –  tous les routeurs ont la même base d’état de tous

les liens du réseau (BEL) (en fait de la zone) •  au délai de diffusion des EL près

•  A chaque changement de la base BEL –  chaque routeur calcule

•  + court chemin de lui-même vers toutes les destinations


Algorithmes à état des liens (3)

•  Graphe (BEL) avec poids positifs – calcul d’un arbre des + courts chemins

•  => algorithme de Dijkstra •  ex-aequo départagés par identificateurs •  racine de l’arbre = routeur qui calcule •  prochain saut N vers D = fils dans le sous-

arbre qui contient D •  => RIB (puis FIB)


Exemple d’OSPF

•  Open Shortest Path First –  RFC 2328 (ospf v2, avril 98, 240p), standard 54 –  Caractéristiques

•  Protocole à état des liens •  intra-domaine : routage à l’intérieur d’un réseau

–  FAI, entreprise, … •  Découverte automatique des voisins •  Election d’un routeur désigné par sous-réseau (LAN) •  Diffusion fiable des EL •  Possibilité de découper le réseau en aires/zones (area)

–  hiérarchisation pour les grands réseaux •  traitement des routes extérieures au réseau


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Grandes Phases d’Ospf

•  découvrir les voisins et établir adjacences –  et surveiller adjacences établies

•  à chaque changement adjacence –  calculer BEL, diffuser nouveaux EL

•  à chaque changement BEL –  calculer RIB intra -aire –  calculer RIB inter-aires : dest. hors aire

•  et diffuser EL inter aires –  calculer RIB externe (dest. hors domaine)


Modèle de graphe Ospf

•  Deux types de nœuds : –  routeur –  réseau (par exemple LAN)

•  Liens entre 2 nœuds orientés –  lien bidirectionnel : chaque sens annoncé par

routeur différent –  état du lien annoncé par

•  routeur origine du lien, si origine est un routeur –  EL type routeur, poids positif (exemple 108 / D )

•  routeur désigné (élu) du réseau si l’origine est un réseau –  EL type réseau, poids nul


Voisins

•  messages hello périodiques •  envoyés en multicast

–  ALL-OSPF-ROUTERS = 224.0.0.5 –  période HelloInterval 10s par défaut (LAN)

•  contient les identifiants des voisins vus •  je vois que tu me vois = voisinage bidirectionnel

–  nouveaux voisins connus automatiquement –  panne voisin ou coupure lien

•  apprise automatiquement •  délai de plusieurs HelloInterval


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Routeurs Désignés

•  Par réseau multi-routeurs (ex : LAN) –  élection d’un routeur désigné

•  Designated Router DR –  élection d’un routeur désigné de secours

•  Backup Designated Router BDR –  parmi les routeurs voisins bidirectionnels basée :

•  priorité (configurable) •  identité du routeur

–  résultat calcul annoncé dans messages Hello –  élection stable :

•  valable jusqu’à disparition DR / BDR


Adjacences

•  Adjacence établie entre 2 routeurs –  permet l’échange de LSA

•  Link State Advertisement –  lien point-à-point => adjacence –  lien multipoint (ex LAN)

•  adjacence entre tous routeurs et DR et BDR •  limite nombre adjacences si routeurs nombreux •  ex : 10 routeurs : 17 au lieu de 45 •  états des liens de type réseaux annoncés par DR du

réseau

•  exemple


Annonces

•  Chaque routeur –  maintient une annonce de type routeur

•  liste tous les liens adjacents (sortant) du routeur –  interfaces physiques : lien vers LAN –  Hello : lien PàP vers autre routeur

–  pour chaque réseau dont il est DR •  maintient une annonce de type réseau •  liste tous les routeurs connectés à ce réseau

–  appris grâce messages Hello


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Annonces : contenu

AEL Annonce d’Etats des Liens LSA Link State Adver.

–  contient entre autres •  identité routeur annonçant (= responsable) •  identifiant (adresse IP routeur ou LAN) •  N° séquence AEL : détection + récent •  un âge max (défaut 1 heure) •  un type d’AEL : routeur, réseau, récapitulation de réseau,

récapitulation externe, externe •  un total de contrôle (checksum) •  puis liste des EL de l’AEL (adresse, masque, métrique)

•  Exemple


Diffusion annonces

•  échanges –  OSPF directement au dessus de IP (proto 89) –  des AEL avec checksum et acquittement –  => fiable –  proposition (AEL, id, seq) puis envoi

•  Nouvelle adjacence –  synchronisation des bases EL entre routeurs


Diffusion annonces (2)

•  changement EL –  adjacence, interface… –  construction nouvel AEL –  proposition aux voisins (adjacents) –  puis reproposée cycliquement (défaut 30 ‘)

•  réception d’un AEL –  mise dans BEL –  proposée à tous les voisins (adjacents)

•  AEL périmée : supprimer de BEL


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OSPF : schéma du réseau

R1

R5

R4 R3

R2

N1

N2 N4

N3

N5 10

1

1

1

10

10

10

10

1 1

En rouge : coût des interfaces, par exemple 108 / D, 1= 100M, 10 = 10M


OSPF : graphe et état des liens

R1

R5

R4 R3

R2

N1

N2 N4

N3

N5 R1 annonce R1->N5(10), R1->N1(1)

R2 annonce R2->N1(1), R2->N3(10)

R3 annonce R3->N1(1), R3->N4(10),

R3->R5(1)

R4 annonce R4->N1(1), R4,N2(10)

R5 annonce R5->R3(10), R5,N2(10)

DR1 annonce N1->R1(0), N1->R2(0),

N1->R3(0), N1->R4(0)

DR2 annonce N2->R4(0), N2->R5(0)

DR1 est élu parmi R1,R2,R3,R4

DR2 est élu parmi R4,R5

10

1

1

1

10

10

10

10

1 1

0

0 0

0

0 1

0


OSPF : calcul RIB

•  A chaque changement BEL – dans le graphe orienté extrait BEL – calcul arbre + court chemin

•  du routeur local vers tous les réseaux •  utilise algorithme de Dijkstra •  variante possible :

–  calculer plusieurs chemins de coût minimal »  ECMP : Equal Cost Multi Path

•  RIB : prochain saut dans arbre vers destination


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OSPF : Dijkstra : calcul de R1

R1

R5

R4 R3

R2

N1

N2 N4

N3

N5

Base EL

R1->N5(10), R1->N1(1)

R2->N1(1), R2->N3(10)

R3->N1(1), R3->N4(10), R3->R5(1)

R4->N1(1), R4,N2(10)

R5->R3(10), R5,N2(10)

N1->R1(0), N1->R2(0),

N1->R3(0), N1->R4(0)

N2->R4(0), N2->R5(0)

1

1 1

1 0

10

11

2

11 11 RIB de R1 N1 R1 1 N2 R4 11 N3 R2 11 N4 R3 11 N5 R1 10

Candidats N1(1), N5(10) R2(1),R3(1),R4(1) N5(10) R3(1),R4(1), N5(10),N3(11) R3(1),N5(10),N3(11),N2(11) R5(2),N5(10),N3(11),N2(11),N4(11) N5(10),N3(11),N2(11),N4(11) N3(11),N2(11),N4(11) N2(11),N4(11) N2(11)


OSPF : exemple coupure lien R4-N2 •  Détection

•  par R4 => annonce R4->N1(1) (disparition R4 ->N2(10) ) •  par R5 (DR2) DR2 annonce N2->R5(0) (disparition N2->R4(0))

•  chaque routeur diffuse ces annonces (car plus récente) ⇒ coupure découverte implicitement

(pas de message « coupure »)

•  changement BEL => chaque routeur recalcule Dijkstra et RIB

•  voir si R4 recalcule avant R1 –  R1 => R4 => R3 => N2

•  autre cas : partition


Modèle OSPf : exemple

Routeur1 .1 .1

Routeur2 .254 .1 192.168.11.0 192.168.10.

0 192.168.12.0

N1 R1 N2 R2 N3 1 1 0 1

0 1

schéma réseau

graphe OSPF 1 = lien 100M

initialement

désactivé


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interfaces ospf routeur R2

Loopback0 is up, line protocol is up (vers N3) Internet Address 192.168.12.1/32, Area 0 Process ID 100, Router ID 192.168.12.1, Network Type LOOPBACK, Cost: 1 Loopback interface is treated as a stub Host FastEthernet0/1 is up, line protocol is up (vers N2 et R1) Internet Address 192.168.10.254/24, Area 0 Process ID 100, Router ID 192.168.12.1, Network Type BROADCAST, Cost: 1 Transmit Delay is 1 sec, State BDR, Priority 1 Designated Router (ID) 192.168.11.1 (R1), Interface address

192.168.10.1 Backup Designated router (ID) 192.168.12.1 (R2), Interface address

192.168.10.254 Timer intervals configured, Hello 10, Dead 40, Wait 40, Retransmit 5 Hello due in 00:00:01 Index 1/1, flood queue length 0 Next 0x0(0)/0x0(0) Last flood scan length is 1, maximum is 1 Last flood scan time is 0 msec, maximum is 4 msec Neighbor Count is 1, Adjacent neighbor count is 1 Adjacent with neighbor 192.168.11.1 (Designated Router) Suppress hello for 0 neighbor(s)

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


Voisins ospf de R2 •  Voisins (R1) Neighbor ID Pri State Dead Time Address Interface 192.168.11.1 (R1) 1 FULL/DR 00:00:33 192.168.10.1 FastEthernet0/1

•  Etats des liens

OSPF Router with ID (192.168.12.1) (Process ID 100)

Router Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count 192.168.11.1 192.168.11.1(R1)259 0x8000010B 0xEF64 1(N2) 192.168.12.1 192.168.12.1(R2)761 0x80000100 0x2DAA 2(N2,N3)

Net Link States (Area 0)(réseau N2)

Link ID ADV Router Age Seq# Checksum 192.168.10.1 192.168.11.1(R1)1251 0x800000FE 0xEC79

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


Exemple Net Link State Net Link States (Area 0) (N2) Routing Bit Set on this LSA LS age: 1301 Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Network Links Link State ID: 192.168.10.1 (address of Designated Router) Advertising Router: 192.168.11.1 LS Seq Number: 800000FE Checksum: 0xEC79 Length: 32 Network Mask: /24 (donne sous-réseau avec le link state ID) Attached Router: 192.168.11.1 (N2-R1) Attached Router: 192.168.12.1 (N2-R2)

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


17


Exemple Router Link State Router Link States (Area 0) (R1)

LS age: 346 Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Router Links Link State ID: 192.168.11.1 Advertising Router: 192.168.11.1 LS Seq Number: 8000010B Checksum: 0xEF64 Length: 36 Number of Links: 1 Link connected to: a Transit Network (Link ID) Designated Router address: 192.168.10.1 (Link Data) Router Interface address: 192.168.10.1 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1 (R1-N2)

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


Ex Router Link State (2) LS age: 848 (R2) Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Router Links Link State ID: 192.168.12.1 Advertising Router: 192.168.12.1 LS Seq Number: 80000100 Checksum: 0x2DAA Length: 48 Number of Links: 2 Link connected to: a Stub Network (un seul routeur) (Link ID) Network/subnet number: 192.168.12.1 (Link Data) Network Mask: 255.255.255.255 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1 (R2-N3) Link connected to: a Transit Network (Link ID) Designated Router address: 192.168.10.1 (Link Data) Router Interface address: 192.168.10.254 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1 (R2-N2)

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


Table routage R2 router2#sho ip route Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B -

BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS

inter area * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR P - periodic downloaded static route Gateway of last resort is not set 192.168.12.0/32 is subnetted, 1 subnets C 192.168.12.1 is directly connected, Loopback0 C 192.168.10.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1 (réseau N1 192.168.11.0/24 n’apparaît pas)

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


18


Après activation N1 sur R1

Router Link States (Area 0) Link ID ADV Router Age Seq# Checksum Link count

192.168.11.1 192.168.11.1 70 0x8000010C 0x527A 2

192.168.12.1 192.168.12.1 988 0x80000100 0x2DAA 2

Numéro de séquence augmenté (+1) et nombre de link augmenté (+1)

Pas de nouveau Net Link State car N1 est « stub »

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


Nouveau Router Link State LS age: 89 Options: (No TOS-capability, DC) LS Type: Router Links Link State ID: 192.168.11.1 Advertising Router: 192.168.11.1 LS Seq Number: 8000010C Checksum: 0x527A Length: 48 Number of Links: 2 Link connected to: a Stub Network (N1 stub) (Link ID) Network/subnet number: 192.168.11.1 (Link Data) Network Mask: 255.255.255.255 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1 (nouveau lien R1-N1) Link connected to: a Transit Network (Link ID) Designated Router address: 192.168.10.1 (Link Data) Router Interface address: 192.168.10.1 Number of TOS metrics: 0 TOS 0 Metrics: 1

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


Nouvelle table de routage de R2 router2#sho ip routing Codes: C - connected, S - static, I - IGRP, R - RIP, M - mobile, B - BGP D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2 E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area * - candidate default, U - per-user static route, o - ODR P - periodic downloaded static route Gateway of last resort is not set 192.168.12.0/32 is subnetted, 1 subnets C 192.168.12.1 is directly connected, Loopback0 C 192.168.10.0/24 is directly connected, FastEthernet0/1 192.168.11.0/32 is subnetted, 1 subnets O 192.168.11.1 [110/2] via 192.168.10.1, 00:01:50, FastEthernet0/1

N1

R1

N2

R2

N3

1 1 0 1

0 1


19


Routage inter-zones

•  But : gérer des réseaux plus grands –  diminuer informations (EL) à diffuser

•  Découper réseau en zones (aires, area) –  une zone backbone (area 0) –  une ou plusieurs zones connectées au backbone –  connexion entre zones par un routeur frontière

•  BR : Border Router •  au moins une interface dans backbone •  au moins une interface dans une ou plusieurs autres

zones •  => frontière traverse le routeur


Routage inter-zones (2)

•  Chaque BR –  exécute un processus intra-zone indépendant par

zone à laquelle il est connecté –  les AEL de type Router (type 1) et Link (type 2)

ne sont pas diffusés entre zones •  Nouveaux types d’AEL

–  AEL résumé (summary LSA) •  type 3 : préfixe interne au domaine

»  pour le routage inter-zones •  type 4 : routeur frontière du domaine (ASBR)

»  pour le routage externe


Routage inter-zones (3)

•  Principe simplifié – BR calcule RIB zones adjacentes

•  diffuse résumé dans autres zones adjacentes •  résumés toutes zones => tout BR

– chaque BR calcule meilleures routes •  pour zones non adjacentes

– envoie résumé dans zone non backbone •  inutile dans zone backbone car déjà connu


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Routage inter-zones(4)

•  Remarques –  route inter-zones passe toujours via area 0 –  route entre 2 réseaux d’une zone

•  ne passe que par cette zone •  => pas toujours la plus courte

–  calcul RIB et diffusion AEL mixé : •  diffusion AEL intra •  calcul RIB intra •  diffusion AEL résumé (inter) •  calcul RIB inter •  du point de vue Dijkstra : nœuds et arêtes intra traités

avant nœuds et arêtes inter


Exemple inter-zone

R1

R2 R4

R3

zone 1 zone 2 zone 0

R5 N

Intra : R1-N=d1, R2-N=d2, R3-R1=d3, R3-R2=d4,R4-R1=d5,R4-R2=d6,R5-R3=d7,R5-R4=d8 : routes intra

R1envoie résumé R1-N, R2 envoie résumé R2-N dans zone 0

R3 calcule route vers N = min(d3+d1, d4+d2) = d9 et envoie dans zone 2

R4 calcule route vers N = min(d5+d1, d6+d2) = d10 et envoie dans zone 2

R5 calcule route vers N = min (d7+d9, d8+d10) : route inter-zone


Routage externe

•  Modèle –  Internet découpé en domaines

•  ou Autonomous Systems AS –  1 domaine = réseau d’une seule entité

•  opérateur, entreprise, … –  1 routeur appartient à un seul AS

•  frontière passe entre les routeurs •  annonces échangées via BGP (Border Gateway

Protocol) •  choix de la meilleure route sur plusieurs critères

–  politique de routage (pas forcément la plus courte)


21


Routage externe et Ospf

•  Un ou plusieurs ASBR –  AS border router : routeur frontière d’AS –  ASBR apprend routes externes

•  par ex. via BGP : Border Gateway Protocol –  redistribution des routes

•  construit des AEL externes (type 5) •  ces AEL externes sont diffusés dans toutes les zones •  les BR diffusent des AEL résumées type 4 correspondant aux

routes vers les ASBR •  Remarque : redistribution OSPF => BGP

•  Routeur construit RIB externe –  après RIB intra-zone –  après RIB inter-zone (dont routes vers les ASBR)


Routage externe : exemple

R1

R2 R4

R3

R6

R5

zone1 zone0 Internet :autres AS

P

R5 annonce à R3 une route vers P (via BGP) R3 diffuse dans tout réseau AEL type 5 pour P (quelle métrique ?) R6 annonce à R4 une route vers P (via BGP) R4 diffuse dans tout le réseau AEL type 5 pour P (quelle métrique ?) R1 annonce dans zone 1 routes vers R3 et R4 (résumé type 4: route vers ASBR) R2 annonce dans zone 1 routes vers R3 et R4 (idem) R0 calcule meilleure route vers R3 et R4 (routage interzone) R0 calcule meilleure route vers P : min (d(R0,R3)+ d(R3,P), d(R0,R4) +d(R4,P))

R0

intradomaine : Ospf interdomaine : BGP

AS


Ospf : synthèse

•  Convergence + rapide que RIP –  pas de comptage à l’infini –  pas de boucle

•  sauf pendant synchro Base Etats des Liens

–  trafic plus faible •  pas de vecteurs toutes 30s

–  meilleure prise en compte métriques –  possibilité ToS multiple (en théorie)


22


Routeur IP/Ospf

RIB

FIB

Signalisation

Données

A, données entrée

FC

Algo routage

sortie paquet

configuration

IP destination

Base état des liens

Dijkstra Ospf EL Hello

Synchro BDEL

longest match

Plan de contrôle

Plan de données file d’attente


Evolutions

•  Demande pour des garanties de Qualité de Service –  VoIP, visioconférence –  => mécanismes complexes

•  classification, ordonnancement, réservation •  ingénierie de trafic

–  ou surdimensionnement des réseaux •  toujours plus de débit


Traitement des paquets dans un routeur

–  paquets classifiés en entrée •  prioritaires ou non •  conformes ou non, (si réservations) etc, …

–  en fonction de la classification et du routage (FIB) •  mis dans une file d’attente (parmi n, pour une sortie donnée)

–  en fin de file généralement : FIFO –  ou éliminés (non conformes ou file d’attente pleine : tail drop )

–  Si une seule file (classe) / sortie : FIFO (plus courant) –  Si plusieurs files pour une sortie

•  politique d’ordonnancement des paquets –  priorité (file prioritaire vidée avant d’utiliser file moins prioritaire) –  ordonnancement équitable : files à tour de rôle


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Conclusion globale

•  Routage : – bon contrôle des routes – coûteux en CPU

•  échanges et calcul des routes

•  Routeur •  En général assez coûteux •  Configuration peut être complexe

Documents

Routage - unistra.frpansiot/enseignement/rli/RLI-routage-et-IP.pdf · • Broadcast – 255.255.255.255 : • toutes les machines du sous-réseau – Broadcast dans un (sous)-réseau