internet n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ INTERNET PowerPoint Presentation
Download Presentation
ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ INTERNET

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 20

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ INTERNET - PowerPoint PPT Presentation


  • 102 Views
  • Uploaded on

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ INTERNET. Β. Μάγκλαρης maglaris@netmode.ntua.gr www.netmode.ntua.gr 12/11/2008. ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ: Π ΡΟΤΥΠΟ ΤΡΙΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ. Διάσταση Μετάδοσης Δεδομένων - Data (forwarding) Plane

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ INTERNET' - nita


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
internet

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΟ INTERNET

Β. Μάγκλαρης

maglaris@netmode.ntua.gr

www.netmode.ntua.gr

12/11/2008

slide2
ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ:ΠΡΟΤΥΠΟΤΡΙΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ
  • ΔιάστασηΜετάδοσης Δεδομένων -Data (forwarding) Plane
    • Διαμόρφωση πλαισίων TDM: ITU-T SDH/GFP framing (από STM-1=155 Mbps  STM-, εφεδρεία ring protection, VC-4(150 Mbps) virtual concatenation (π.χ. VC-4-7v = 7 x VC-4  1 Gbps)
    • Optical Digital Wrapper (ITU-T G.709: 2.5, 10, 40 Gbps + Forward Error Correction - FEC)
    • ΚωδικοποίησησεπακέταEthernet, WiFi (IEEE 802.11), MPLS ή IP
    • Πρωτόκολλα προώθησης δεδομένων σε μεταγωγείς (switches) & δρομολογητές (routers)
  • Διάσταση Ελέγχου -Control Plane
    • In-band Signaling: Σηματοδοσία ενσωματωμένη σε επικαφαλλίδες πακέτων (IP headers, MPLS labels, VLAN tags) ‏
    • Ξεχωριστά μηνύματα / πακέτα ελέγχου για σύνταξη πινάκων δρομολόγησης (Interior Gateway Protocol – IGP, Exterior/Border Gateway Protocol – EGP/BGP)‏
    • Πακέτα ελέγχου «υγείας» του δικτύου – ICMP/ping/traceroute
    • Μηνύματα σηματοδοσίας για αποκατάσταση μονοπατιού – path (RSVP, LDP) & αντιστοίχηση επικεφαλλίδων (labels) σε γραμμές MPLS
    • Σηματοδοσία αντιστοίχησηςtime slots (ή χρώματος) σε γραμμές SDH (ή WDM),Out-of band Common Channel Signalling
    • Πρωτόκολλα ARP & DNS, αντιστοίχιση VLANtags….
  • Διάσταση Διαχείρισης -Management Plane
    • Μοντέλο αναφοράς FCAPS: Fault, Configuration, Accounting, Performance & Security Management
    • Διαστασιολόγηση, παρουσίαση τοπολογίας. εντοπισμός βλαβών, ενημέρωση λογαριασμών - αποθήκης, μετρήσεις επίδοσης, ασφάλεια πρόσβασης,...
slide4

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ:ΕΠΙΠΕΔΟ ΖΕΥΞΗΣ DATA LINK LAYERΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΔΕΝΔΡΙΚΗΣ ΤΟΠΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΑΓΩΓΕΩΝ (Spanning TreeProtocol - STP of Ethernet Switches, IEEE 802.1D)

  • Εξέλιξη των Αλγορίθμων Διάρθρωσης Διαφανών Γεφυρών Spanning Tree Protocol (STP) for Transparent Ethernet Bridges
  • Radia Perlman, DEC & MIT 1985 http://www1.cs.columbia.edu/~ji/F02/ir02/p44-perlman.pdf
  • Αναδιαμόρφωση Spanning Treehttp://en.wikipedia.org/wiki/Spanning_tree_protocol
  • Χρόνος Αντίδρασης σε Βλάβη: ~ 60 sec
  • Νεώτερες εκδόσεις του STP IEEE 802.1D: Rapid Spanning Tree Protocol – RSTP, IEEE 802.1w (1998), IEEE 802.1D (2004)

Γέφυρες (Bridges, Switches):

3 (Root), 24, 92, 4, 5, 7, 12

Τοπικά δίκτυα Ethernet:

a, b, c, d, e, f

RP: Root Port

DP: Designated Port

BP: Blocking Port

ethernet spanning tree protocol stp ieee 802 1d
ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ:ΔΙΑΡΘΡΩΣΗ ΕΠΙΚΑΛΥΠΤΟΝΤΟΣ ΔΕΝΔΡΟΥETHERNET SPANNING TREE PROTOCOL - STP (IEEE 802.1D)

RP: Root Port

DP: Designated Port

BP: Blocked Port

SWITCH 1: Root Bridge

PC_1 Layer 2 Manager

Ενεργή σύνδεση

PC_2

Ανενεργή σύνδεση

DP

DP

SWITCH 2

SWITCH 3

Γνωστό στο Switch 4

Άγνωστο στο Switch 4

Aging: 300 sec (default)

BP

BP

RP

DP

RP

Forwarding Data Base

per Switch Port

Forward MAC frames

to known destinations, e.g..

PC_6, PC_7, PC_2, PC_3, PC_5

to port from which it last heard them

prior to aging, e.g. RP

Forward to PC_10 only MAC frames

addressed to it & broadcasts

Broadcast unknown destination

MAC frames

(promiscuous mode)

PC_8

PC_3

PC_6

PC_7

PC_4

PC_5

Bridge Protocol Data Units (BPDUs)Περιοδικά μηνύματα πρωτοκόλλου STP κάθε 2 sec (default)

SWITCH 4

RP

PORT STATES

Listening: Ακούει τα BPDU’s

Learning: Μαθαίνει τις διευθύνσεις MAC πίσω της & δημιουργεί την filteringή switching data base.

Blocking: Ακούει τα BPDU’s αλλά δεν ενεργοποιεί προώθηση πακέτων εκτός να αντιληφθεί ότι το επικαλύπτον δένδρο έχει διασπαστεί

Forwarding: Ακούει τα BPDU’s και προωθεί κανονικά τα πακέτα

Disabled: Μη ενεργή

PC_9

PC_10

vlans ieee 802 1q
ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ:ΔΡΟΜΟΛΟΓΙΣΗ ΜΕ VLANs (IEEE 802.1Q)

VLAN “Red” (VID 00d)

Switch Ports 1 & 9

Subnet 147.102.13.0/24

Default Gateway 147.102.13.200

VLAN “Blue” (VID 003)

Switch Ports 4 & 12

IP Subnet 147.102.3.0/24

Default Gateway 147.102.3.200

Trunk Switch Port 5

IP ROUTER

warp.core.ntua.gr

00:08:7c:63:e4:00

147.102.13.200

147.102.3.200

ETHERNET SWITCH

ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΔΕΣΗ:

ΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ:

matrix.netmode.ntua.gr 147.102.13.60 00:13:a9:34:dd:aa

DG: 147.102.13.200 00:08:7c:63:e4:00

DNS

ARP

147.102.3.1 00:13:72:f6:5f:83

DG: 147.102.3.200 00:08:7c:63:e4:00

147.102.13.38 00:50:da:51:95:10

DG: 147.102.13.200 00:08:7c:63:e4:00

147.102.3.90 00:16:17:72:72:76

DG: 10.2.0.200 00:08:7c:63:e4:00

802.1Q Framing Add-On’s

TPID: Tag Protocol ID

PCP: Priority Code Point

CFI: Canonical Format Identifier

VID: VLAN ID (< 4096)

MAC Address

ETHERNET II

IP, TCP/UDP, Data

slide7

ΕΠΕΚΤΑΣΗ ΓΕΦΥΡΩΜΕΝΩΝ ETHERNET

ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ΠΑΡΟΧΩΝ

Provider Backbone Bridges - PBB

PE: Provider Edge Bridge

CE: Customer Edge Bridge

RB: Regular Bridge

PE

PE

Provider Network

RB

CE

CE

CE

CE

Customer Network

Customer Network

RB

Regular bridges

  • PBB, IEEE 802.1ah (2007): Επέκταση Ethernet (GigE, 10 Gig) σεΜητροπολιτικά Δίκτυα (MAN’s) & WANs
  • Τυποποίηση πρωτοκόλλων VPLS,MAC-in-MACκαι Q-in-Q για επέκταση VLAN’s
  • μεταξύ τοπικών δικτύων LAN’s με διαχείριση ποιότητας υπηρεσίας
  • Προς συρρίκνωση τοπολογίας επιπέδου 3  collapsed backbone με μηχανισμούς
  • μεταφοράς επιπέδου 2:10 Gig point-to-point Ethernet transport
layer 3 routing
ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗΕΠΙΠΕΔΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥLayer 3 Routing
  • Interior Gateway Protocols (IGP):Μια έξοδος προς επόμενο Interface για κάθε τελικό προορισμό (δίκτυο)
    • RIP: Bellman Ford
    • OSPF (Open Shortest Path First): Dijkstra, ιεραρχικό με stub areas)
    • IS-IS
  • Exterior (Border) Gateway Protocols (EGP/BGP): Πολλές εναλλακτικές διαδρομές με βάρη προς όλα τα γνωστά δίκτυα (περίπου 250.000 σήμερα) μεταξύ ακραίων (border) routers αυτονόμων συστημάτων (Autonomous Systems, AS, περίπου 40.000 σήμερα).
    • Η διαδρομή καταγράφεται στον BGP Table των ακραίων δρομολογητών (border gateways) ενός AS ανά δίκτυο προορισμού και την σειρά των AS’s της προτεινόμενης διαδρομής (μαζί με το βάρος της)
    • Οι πίνακες BGP φυλάσσονται στην ηλεκτρονική μνήμη των border gateways και ανανεώνονται δυναμικά όποτε υπάρχουν αλλαγές στο Internet με ευθύνη των γειτονικών δρομολογητών (border gateways) που ανακοινώνουν τα δίκτυα των αυτονόμων κοινοτήτων(AS’s) που γνωρίζουν (advertising)
interior gateway protocols igp
ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ:Interior Gateway Protocols(IGP)
  • Άμεση δρομολόγηση (direct)
    • Κόμβος (PC, router) στέλνει πακέτα IP σε interface κόμβου του ίδιου υποδικτύου
  • Έμμεση δρομολόγηση (indirect)
    • Ο κόμβος στέλνει πακέτα IP σε κόμβο του ίδιου δικτύου, χρησιμοποιώντας δρομολογητές (routers)
    • Ο κόμβος πρέπει να γνωρίζει τη διεύθυνση του interface δρομολογητή (gateway) & την διεύθυνση L2 (MAC) μέσω ARP
      • Οι τελικοί κόμβοι στέλνουν πακέτα με διεύθυνση προορισμού εκτός του δικτύου τους σε default gateway (π.χ. 147.102.13.200)
      • Ο δρομολογητής πρέπει να γνωρίζει τη διαδρομή (επόμενο interface δρομολογητή) προς το δίκτυο – υποδίκτυο προορισμού
h ost host routing table
ΠΙΝΑΚΑΣ ΔΟΡΜΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΕ HOSTHost Routing Table
  • Εγγραφές του τύπου (N, R)
    • N: Δίκτυο προορισμού
    • R: Επόμενο interface δρομολογητή (gateway)
  • Host routing table σε λειτουργικό Windows από το μηχάνημα με IP 147.102.13.32

> netstat -nr

Routing Table:

Network Destination Netmask Gateway Interface Metric

0.0.0.0 0.0.0.0 147.102.13.200 147.102.13.32 20

127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1

147.102.13.0 255.255.255.0 147.102.13.32 147.102.13.32 20

147.102.13.32 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20

147.102.255.255 255.255.255.255 147.102.13.32 147.102.13.32 20

224.0.0.0 240.0.0.0 147.102.13.32 147.102.13.32 20

  • Προς το ίδιο τοπικό υποδίκτυο 147.102.13.0/24 σαν gateway ορίζεται κατευθείαν (direct) το τοπικό interface 147.102.13.32
    • Προς destination dolly.netmode.ntua.gr (147.102.13.10) gateway θα είναι το τοπικό interface147.102.13.32
  • Προς όλα τα άλλα δίκτυα 0.0.0.0 σαν gateway ορίζεταιτο 147.102.13.200 (default gateway: router.netmode.ntua.gr)
  • Προς local host127.0.0.0/8(π.χ. για δοκιμή δικτυακών εφαρμογών τοπικά) ή προς το ίδιο το 147.102.13.32/32 «προωθούνται» στο «interface»127.0.0.1
  • Προς διεύθυνση broadcast 147.102.255.255/32 σαν gateway ορίζεται κατευθείαν (direct) το τοπικό interface 147.102.13.32(η διεύθυνση δεν ισχύει στο δίκτυο του ΕΜΠ)
  • Προς διευθύνσεις multicast 224.0.0.0/4 σαν gateway ορίζεται κατευθείαν (direct) το τοπικό interface147.102.13.32
links between routers
ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΔΡΟΜΟΛΟΓΗΤΩΝ (Links between Routers)
  • Για ομοιομορφία της δρομολόγησης, κάθε γραμμή ορίζεται (συνήθως) σαν δίκτυο με 4 τουλάχιστον διευθύνσεις (/30)
  • Παράδειγμα: Μεταξύ ΕΜΠ 147.102.0.0/16 & Παν. Αθηνών 195.134.64.0/18 ορίζεται το «δίκτυο» 147.102.224.32/30
    • Υποδίκτυο: 147.102.224.32/30
    • Άκρο ΕΜΠ: 147.102.224.33/30
    • Άκρο Παν. Αθηνών: 147.102.224.34/30
    • Broadcast: 147.102.224.35/30
internet1
ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΕΥΡΕΣΗΣ ΔΡΟΜΩΝ ΣΤΟ INTERNET
  • DV: Distance Vector (αλγόριθμος Bellman-Ford)
    • IGP: RIP (Routing Information Protocol)
    • EGP: BGP (Border Gateway Protocol)
  • LS: Link State (αλγόριθμος Dijkstra)
    • IGP: OSPF (Open Shortest Path First): Link State Data Base + αλγόριθμος Dijkstra στον κορμό Αυτόνομου Δικτύου (Core of an Autonomous System, AS)
    • Κόστος γραμμών δικτύου: Ανάλογα με την ταχύτητα ή οριζόμενα από τον Διαχειριστή
      • Ανανέωση κόστους γραμμών: κάθε 240 sec (default) ή λόγω μεταβολής κατάστασης
      • Στα περιφερειακά υποδίκτυα(stub areas): Default G/W
distance vector igp rip bgp
ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ DISTANCE VECTORIGP RIP - BGP
  • Κάθε κόμβος υπολογίζει την επόμενη «βέλτιστη» στάση προς όλες τις κατευθύνσεις, σύμφωνα με την εικόνα που έχει τοπικά (πραγματικά κατανεμημένος αλγόριθμος)
  • Χρειάζεται γνώση του «κόστους» των άμεσων συνδέσεων (interfaces) και το εκτιμώμενο «κόστος» από τους άμεσους γείτονες προς όλους τους προορισμούς (π.χ. όλα τα δίκτυα στο Internet που ανακοινώνουν - announce – σε έναν ακραίο δρομολογητή μιας αυτόνομης κοινότητας - AS - οι γειτονικές του αυτόνομες κοινότητες στο πρωτόκολλο BGP)
  • Βασίζεται στον δυναμικό προγραμματισμό (με πιθανές επεκτάσεις για την ανακάλυψη εναλλακτικών δρόμων στο BGP)
  • Οι κόμβοι εντοπίζουν τους βέλτιστους δρόμους (shortest paths) προς όλους τους κόμβους εκτελώντας αλγόριθμο βασισμένο στον δυναμικό προγραμματισμό (dynamic programming) που εισήγαγε ο Bellman
  • Αρχικά παρουσίασε αστάθειες (π.χ. δρόμους με κύκλους - loops) αλλά σήμερα το πρωτόκολλο EGP BGP είναι η καρδιά του Internet
  • Το πρωτόκολλο IGP RIP σήμερα έχει αντικατασταθεί από το OPSF
link state igp ospf
ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ LINK STATEIGP OSPF
  • Κάθε δρομολογητής μιας περιοχής OSPF (core area) έχει πλήρη εικόνα της περιοχής του – τοπολογία, κόστη συνδέσεων
  • Όλοι οι δρομολογητές εκτελούν τον αλγόριθμο Dijkstra για εντοπισμό όλων των δρόμων ελαχίστου κόστους (shortest paths) σε ρόλο κεντρικού συστήματος ελέγχου, περιοδικά (default 240 sec) ή όποτε αντιληφθούν ότι άλλαξε η κατάσταση του δικτύου – θεωρητικά όλοι έχουν την ίδια εικόνα
  • Θεωρείται ευσταθής αλγόριθμος, επαρκής για IGP: Μια αυτόνομη κοινότητα ιεραρχείται εσωτερικά σε περιοχές OSPF (μία ή περισσότερες) + περιφερειακές stub areas με static routing (στο δίκτυο του ΕΜΠ, OSPF τρέχουν μόνο 2 δρομολογητές)
  • Γενίκευση του OSPF: Αλγόριθμος IS-IS (Intermediate System to Intermediate System)
bellman ford dijkstra
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝBellman Ford & Dijkstra
  • Δίκτυο (γράφος) αναφοράς
  • Τα κόστη των γραμμών αφορούν και στις 2 κατευθύνσεις
  • Στα παραδείγματα που ακολουθούν υπολογίζονται δένδρα ελαχίστων δρόμων (shortest path trees) από όλους προς την ρίζα {6} (Bellman Ford) και από την ρίζα {1} προς όλους (Dijkstra)‏
  • ΠΡΟΣΟΧΗ: Η επιλογή του ρόλου της ρίζας του δένδρου (πηγή ή προορισμός) έγινε αυθαίρετα. Δεν εξαρτάται από τους αλγόριθμους που ισχύουν κατ’ αναλογία για αντίστροφους ρόλους ρίζας
bellman ford distance vector 1 2
ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ Bellman-FordDistance Vector (1/2)

Υπολογισμός Δένδρου Ελαχίστων Δρόμων (Shortest Path Tree)

προς τον κόμβο {6} από τους κόμβους {1, 2, 3, 4, 5}

Di (h) : Κόστος από κόμβο (j) προς προορισμό (destination) 6 στο βήμα h

dij (h) : Κόστος (βάρος) γραμμής (i,j) στο βήμα h

L(j) = Di (h) Εκτίμηση ελαχίστου κόστους (label) από τον {j} προς τον {6} στο βήμα h

P(j) : Επόμενος κόμβος από τον {j} προς τον {6} στο βήμα h

D6(0) = 0, Dj(0) = ∞, j = 1,2,3,4,5

dijkstra link state 1 2
ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ DijkstraLink State 1/2

Υπολογισμός Δένδρου Ελαχίστων Δρόμων (Shortest Path Tree)

από τον κόμβο {1} από τους κόμβους {2, 3, 4, 5, 6}

P: Σύνολο από permanent labels

Dj : Κόστος από πηγή (source) {1} προς κόμβο {j}

dij : Κόστος (βάρος) γραμμής (i,j)

L(j) = Di (h) Εκτίμηση ελαχίστου κόστους (label) από τον {1} προς τον {j} στο βήμα h

P(j) : Προηγούμενος κόμβος από τον {1} προς τον {j} στο βήμα h

135 207 0 0 16 bgp distance vector timothy g griffin at t research paris 2002
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ 135.207.0.0/16 ΜΕΣΩ BGP Distance Vector(από παρουσίαση του Timothy G. Griffin,AT&T Research, Paris 2002)