Ministerul Educaiei al Republicii Moldova

UniversitateaTehnic a Moldovei

Facultatea Calculatoare, informatic i microelectronic

Specialitatea Informatica Aplicat

Lucrare de laborator nr.6

Tema: Protocoale de nivel reeaDisciplina: Reele de calculatoare

A efectuat: st. gr. IA-111:

Lutenco Corina

A verificat: conf.univ.

Stadler Lucia

Chiinu 2013

1. Protocoale de rutare i protocoale rutate

a) Ce este Internetul?

Dup prezentarea stivelor de protocoale OSI i TCP/IP, a nivelurilor fizic i de legtur de date, a unora dintre cele mai populare tehnologii WAN, dup prezentarea dispozitivelor de

interconectare i a protocolului IP, studentul entuziast poate ajunge la concluzia c are deja o

bun nelegere a reelelor de calculatoare. Cu toate acestea, unul dintre cele mai vnturate

neologisme rmne nc mai aproape de sfera presupunerilor personale dect de o nelegere

sistematic.

Ce este Internet-ul? Rspunsul trivial este c Internetul este suma tuturor reelelor interconectate.Problema cu aceast definiie este c este o definiie descriptiv i, dei adevrat, este n mare parte irelevant.

Dac am un calculator nou i l conectez la un alt calculator va fi noul calculator parte din

Internet?

Dac noul calculator are o plac de reea, atunci va avea i adres MAC, singura provocare fiind aceea de a face rost i a atribui calculatorului o adres IP. Aparent esena Internetului se rezum la capacitatea calculatoarelor de a fi "TCP/IP compliant", adic de a rula stiva de protocoale TCP/IP i de a poseda o adres IP.

Este atunci Internetul mulimea tuturor calculatoarelor interconectate ce sunt "TCP/IP

compliant"? Deja tim c pentru a lega calculatoarele ntre ele avem nevoie de diverse dispozitive de interconectare. Odat cu dispozitivele de interconectare vin i numeroase protocoale.Ruterul este dispozitivul ce face posibil extraordinara scalabilitate a Internetului, i astfel chiar existena sa, astfel nct orice definiie relevant a Internetului trebuie s porneasc mai degrab de la rutere dect de la staii.

Privit din punctul de vedere al modului cum funcioneaz, Internetul este definit de simbioza a dou tipuri de protocoale de nivel reea: protocoale de rutare i protocoale rutate.

Protocoalele rutate sunt acele protocoale responsabile pentru asigurarea unui mod de

identificare a entitilor ce particip n Internet prin stabilirea unei scheme de adresare ce trebuie

s asigure unicitatea, dar i ierarhizarea adreselor.

Protocoalele de rutare sunt cele ce stabilesc regulile prin care informaiile despre reele sunt schimbate ntre rutere n scopul obinerii unei tabele de rutare adecvate topologiei.b) Tabele de rutare

Pentru a nelege cu adevrat utilitatea i modul de funcionare a protocoalelor de rutare trebuie s analizm mai atent modul de organizare a Internetului i implicit modul de funcionare a ruterelor.

n capitolul de dispozitive de interconectare au fost prezentate tabelele de comutare precum i procesul de decizie pentru switchuri. Tabela de comutare era o list de reguli, fiecare cuprinznd o parte de identificare (matching) i una de aciune, n spe interfaa de ieire din switch. n partea de identificare se afla o adres MAC destinaie, iar pentru partea de aciune era precizat una din interfeele switchului.

Datorit dimensiunii mult mai mari a Internetului acest mod de decizie a trebuit rafinat, iar cele dou direcii de rafinare au fost alegerea unei scheme de adresare ierarhic i implementarea

unor algoritmi de cutare i implicit stocare a informaiilor ct mai performani.

n ceea ce privete prima direcie, dei are o vrst venerabil, IPv4 ofer o schem de adresare

satisfctoare, astfel nct IPv6 va trebui s exploateze multe alte avantaje pe lng ierarhizarea

spaiului de adrese pe mai multe niveluri, pentru a reui s se impun drept nlocuitorul lui IPv4.

n privina algoritmilor de caching lucrurile stau ceva mai bine, datorit libertii fiecrui

productor de a explora soluii noi fr a necesit modificri n structura Internetului. Astfel,

dup prima paradigm de rutare process switching, au urmat o serie de oprimizri ce au condus

la soluii ca: fast switching, optimal switching sau Cisco express forwarding. Fiecare nou

algoritm propune o nou modalitate de stocare i accesare a informaiilor de rutare, precum i un

mod diferit de tratare a pachetelor sosite la ruter, acesta fiind motivul pentru care modalitile de

rutare sunt deseori referite ca algoritmi de caching.

Pe parcursul acestui capitol singurul tip de rutare ce va fi discutat este rutarea process switching.

Revenind totui la tabelele de rutare i la modul de organizare a informaiei, vom defini ce este obrut i apoi o tabel de rutare.

O rut este o regul ce cuprinde o parte de identificare i una de aciune. Partea de identificare este compus din dou elemente: adresa reelei destinaie i masca acesteia, n vreme ce partea de identificare poate fi exprimat prin ambele sau doar unul dintre urmtoarele elemente: adresa urmtorului ruter (numit next hop address) i interfaa de ieire din ruter.

O tabela de rutare este o list de rute cu acces secvenial.

n figura de mai jos avem o tabel de rutare. Important de remarcat este faptul c, dei folosirea tabelei de rutare se face analiznd secvenial rutele ncepnd cu prima, construcia tabelei se face prin inserarea oricrei noi rute n faa primei rute cu un prefix mai scurt dect aceasta. Drept rezultat lungimea mtii de reea va scdea odat cu parcurgerea tabelei de rutare, sau altfel spus informaiile referitoare la reelele mici se vor gsi naintea informaiilor despre reelele mai mari.

Se mai poate observa c pentru unele rute este precizat doar adresa urmtorului ruter, n vreme ce pentru altele doar interfaa de ieire. n acest punct este necesar o precizare, pentru c, dei adresa urmtorului hop este ntotdeauna de ajuns pentru specificarea complet a unei rute,

informaia despre interfaa de ieire se poate dovedi uneori insuficient i anume n cazul n care

aceast interfa este conectat la un mediu multiacces. Astfel, dei o rut valid poate preciza

doar interfaa de ieire n cazul unei legturi seriale, sau orice alt legtur punct la punct,

aceeai rut este considerat ambigu n cazul unei legturi Ethernet, n acest al doilea caz fiind

necesar precizarea adresei urmtorului hop.

Pn n acest punct am determinat forma tabelei de rutare, precum i modul de inserare n

aceasta; cu toate acestea, procesul decizional al ruterului poate prea nc neclar. Pentru a

nelege mai uor modul de decizie al unui ruter vom presupune c un ruter cu o tabel de rutare

identic cu cea prezentat n figura de mai sus primete un pachet cu adresa destinaie

194.230.85.66.

Din ntregul pachet singura informaie relevant pentru nivelul reea al unui ruter este adresa

logic destinaie. n primul rnd, ruterul va trebui s determine dac nu este el destinatarul

acestui pachet, iar pentru aceasta va compara adresele logice ale tuturor interfeelor sale active cu

adresa destinaie a pachetului. Dac este destinatarul pachetului atunci va trimite datele

nivelurilor superioare.

n cazul n care ruterul nu are nici o interfa activ cu aceeai adres ca cea a pachetului, ruterul va trece la pasul doi, ncercnd s determine dac destinaia se afl n aceeai reea ca i sursa.

Pentru aceasta va analiza adresa i masca interfeei pe care a primit pachetul n cauz. Astfel va aplica masca asociat interfeei de intrare pe adresa interfeei urmnd ca rezultatul s fie

comparat cu rezultatul operaiei de "i" logic ntre aceeai masc de reea i adresa destinaie.

Dac cele dou rezultate coincid, ruterul va ignora pachetul, altfel urmnd s nceap procesul efectiv de rutare.

Prima rut din tabela de rutare va fi extras, iar rezultatul operaiei de "i" logic ntre adresa

destinaie i masca de reea cuprins n aceast rut va fi comparat cu adresa de reea. n cazul n

care cele dou valori coincid, antetul de nivel legtur de date al pachetului va fi rescris (antetul

de nivel reea rmnnd neschimbat) i pachetul va fi trimis ctre urmtorul hop. Dac valorile

difer, va fi extras urmtoarea rut pn la gsirea primei potriviri sau pn la epuizarea rutelor,

caz n care pachetul urmeaz s fie ignorat.

n cazul exemplului nostru, presupunem c pachetul cu destinaia 194.230.85.66 trebuie rutat. Prima rut va aplica masca /26 adresei destinaie, rezultnd 194.230.85.64, valoare diferit de 194.230.85.0. Nici a doua rut nu este potrivit pentru aceast destinaie, astfel ajungndu-se la cea de a treia rut.

Aparent prima i a treia rut se refer la aceeai reea. La o privire mai atent mtile de reea difer, astfel a treia rut se refer la un spaiu de adrese de patru ori mai mare dect prima. n realitate, datorit caracterului secvenial al utilizrii tabelelor de rutare i a faptului c primele

dou rute se refer la dou sferturi din acelai spaiu de adrese, numrul de adrese diferite ce vor

folosi a treia rut va fi doar dublu (i nu de patru ori mai mare) dect numrul de adrese ce vor

folosi prima rut.

n urma aplicrii mtii /24 pentru adresa destinaie rezult 194.230.85.0 i anume adresa reelei destinaie din aceast rut. Pentru a putea trimite pachetul va trebui aflat adresa MAC a

urmtorului hop, i anume 194.230.5.65. n urma interogrii tabelei ARP sau a unei cereri ARP

adresa MAC surs este rescris cu adresa MAC a interfeei E1, iar adresa MAC destinaie este

nlocuit cu adresa MAC corespunztoare urmtorului hop.

Exemplul de tabel de rutare prezentat n figura de mai sus mai are nc o virtute didactic:

prezint o proiectare destul de puin fericit a distribuiei adreselor, deschiznd astfel o discuie

important asupra distribuiei eficiente a adreselor logice.

Care este rolul unei distribuii eficiente a adreselor logice ntr-o reea? Cele dou aspecte ale unei distribuii eficiente urmresc distribuirea adreselor astfel nct sputem reduce dimensiunea tabelei de rutare prin agregarea rutelor, dar i evitarea pierderii de

adrese.

n cazul nostru cea de a doua rut se refer la o reea cu masc /26, reea la care are acces printr-o interfa serial. Legturile seriale sunt punct la punct, astfel din cele 26-2=62 de adrese vom folosi doar 2, restul rmnnd blocate. O alocare eficient de adrese ar fi folosit un spaiu de

adrese cu masc /30 pentru aceast reea.

n ceea ce privete agregarea rutelor, dei pe ruterul nostru situaia pare bun, nu ne putem opri s speculm n legtur cu tabelele de rutare ale ruterelor adiacente. Astfel este extrem de probabil s existe rutere adiacente ce vor avea rute ctre 194.230.85.0/24 i 194.230.86.0/24,

ambele rute avnd ca urmtor hop ruterul nostru. Din pcate aceste dou spaii de adrese, dei

consecutive, nu pot fi agregate.

O alt discuie ar putea fi purtat n legtur cu implicaiile faptului c nici una dintre interfeele ruterului nu se afl n spaiul de adrese 194.230.85.0/24, dei acest ruter este punctul n care acest spaiu de adrese este partiionat.

nainte de a ncheia subiectul optimizrilor traficului folosind tabelele de rutare vom mai zbovi un pic asupra unui alt aspect. Pentru exemplul de mai sus s considerm c mai adugm o rut i anume:

194.230.85.8 /30 194.230.5.65 E1

Este uor de observat c toate pachetele ce vor fi rutate pe aceast rut ar trece de primele dou rute din vechea tabel, urmnd ca cea de a treia rut s le trimit ctre 194.230.5.65, adic ctre acelai urmtor hop. n concluzie, din puctul de vedere al ruterului, toate pachetele vor fi rutate identic n ambele cazuri.

Astfel, aceast operaie de adugare a noi rute nu schimb cu nimic modul de rutare a pachetelor, ducnd totui la mrirea dimensiunii tabelei de rutare i deci aparent la deprecierea

performanelor. n realitate deprecierea performanelor afecteaz toate adresele rutate cu excepia

celor cuprinse n spaiul 194.230.85.8/30. Astfel, pentru un scenariu n care 80% din traficul ce

trece prin acest ruter este destinat adreselor 194.230.85.9 i 194.230.85.10, adugarea acestei noi

rute duce n realitate la mbuntirea performanelor generale ale reelei.

n organigrama de mai jos este prezentat procesul decizie al unui ruter.

c) Clasificri ale rutelor

Exist numeroase criterii de clasificare a rutelor i, dei unele dintre ele prezint o relevan

redus pentru Internetul anilor 2000, vor fi amintite, deoarece cu nu mai mult de 5-10 ani n

urm reprezentau un mod fundamental de a nelege Internetul.

Acum 10 ani o rut nu coninea masca de reea, ntreagul proces de rutare fiind classfull. Astfel, o prim clasificare a rutelor ar fi n funcie de tipul procesului de rutare, i anume classfull sau classless. Odat cu trecerea timpului i cu creterea n popularitate a adresrii classless tabelele de rutare au devenit classfull chiar dac sunt alimentate uneori de protocoale de rutare classless (adic protocoale ce nu transmit i informaii despre masca de reea), ruterele urmnd s precizeze explicit masca de reea nainte de a introduce informaiile n tabela de rutare.

n rutarea cu rute classfull procesul este un pic diferit, i anume adresa destinaie extras din

antetul unui pachet ajuns la ruter va fi mai nti comparat cu 192, i n cazul n care e mai mic

de 192 va fi comparat cu 128, determinndu-se astfel clasa de adrese i implicit masca de reea.

Din acest punct procesul este similar cu cel din rutarea classfull, adic se va efectua o operaie de

"i" logic ntre adresa destinaie i masca reelei, rezultatul urmnd a fi comparat cu adresa de

reea coninut n rut.

Odat cu rspndirea rutrii classless a aprut clasificarea rutelor n funcie de tipul destinaiei. Astfel vom avea rute de tip nod sau rute host i rute de tip reea. Rutele de tip host conin informaii doar despre o singur staie, adic masca de reea este /32. Odat cu creterea

Internetului, i implicit a dimensiunii tabelelor de rutare, a crescut i presiunea de a agrega ct

mai mult rutele, precum i a se renuna la rutele de tip nod. Cu toate acestea, datorit modului de

inserare a rutelor, i deci datorit promovrii rutelor de nod la nceputul tabelei de rutare, acestea

avnd prefixul maxim, rutele host mai sunt nc folosite pentru unele optimizri de trafic, mai

ales pe ruterele de la periferia Internetului.

Al treilea criteriu de clasificare a rutelor este n funcie de modul de conectare, iar cele dou

tipuri de rute sunt: rutele direct conectate i rute gateway. Rutele direct conectate sunt rute ctre

reele n care ruterul n cauz are o interfa, i n majoritatea cazurilor aceste rute sunt automat

introduse n tabela de rutare de ctre sistemul de operare odat cu configurarea i activarea

interfeei respective. Rutele direct conectate n general nu conin adresa urmtorului hop, avnd

specificat doar interfaa de ieire din ruter. Astfel rutele direct conectate sunt singurele rute

valide ce pot avea specificat ca interfa de ieire o interfa multiaccess (gen Ethernet), fr a

necesita precizarea adresei urmtorului hop.

Exist totui unele rutere n care se specific adresa urmtorului hop i pentru rutele direct

conectate. Adresa urmtorului hop n acest caz este chiar adresa logic primar a interfeei de

ieire din ruter, acesta fiind singurul caz cnd putem folosi una dintre adresele ruterului pentru a

specifica urmtorul hop.

O a patra clasificare a rutelor se face n funcie de mediul de acces ctre o reea, avnd astfel rute pe medii punct la punct i rute pe medii multiacces. Diferena ntre cele dou tipuri de rute

const, dup cum a fost precizat i mai nainte, n faptul c rutele ctre o reea conectat pe o

legtur punct la punct pot fi specificate ori prin interfaa de ieiere din ruter, ori prin adresa

urmtorului hop, ori prin ambele, n vreme ce rutele pe medii multiacces sunt specificate doar

prin adresa urmtorului hop, interfaa de ieire nefiind suficient.

Ar fi important de precizat c din punctul de vedere al unui ruter, dou medii de transmisie

acoper marea majoritatea a rutelor, altfel spus dou tipuri de interfee sunt mult mai populare

dect restul. Cele dou tipuri de interfee sunt: interfeele Ethernet i cele seriale, prima

permind transmisia peste un mediu multiacces, n vreme ce cea de a doua este o interfa punct

la punct. Alte interfee punct la punct destul de populare sunt cele de fibr optic i cele ISDN.

Exist o clasificare ce mparte rutele n rute generice i rute specifice, dar aceast clasificare este

un pic artificial de vreme ce la ora actual rutele agregate au trecut ferm n tabra rutelor

specifice, sigura rut generic fiind ruta implicit sau ruta default.

Ruta implicit sau ruta default este ruta spre care se trimit toate pachetele pentru care nu se cunoate o destinaie specific.

Altfel spus, ruta default este ruta care se potrivete cu toate destinaiile, avnd n partea de adres de reea din rut un spaiu de adrese ce cuprinde toate adresele IP. Acest spaiu de adrese este 0.0.0.0/0 i dei deseori ruta default este denumit ca ruta cu 4 de zero sau quad-zero route,

esena acestei rute se afl n masca de lungime zero.

O alt discuie n legtur cu rutele implicite este n ce msur putem avea ntr-o tabel de rutare mai mult de o rut default. S lum tabela de rutare de mai jos ale crei ultime dou rute sunt dou rute default.

n mod evident nici un pachet nu va ajunge s fie s prelucreze ce-a de a doua rut implicit,

toate pachetele fiind acceptate de prima.

Dezactivarea unei interfee, ce poate avea loc ori ca o consecin a unei nchideri administrative sau a ntreruperii legturii de nivel fizic sau a celei de nivel legtur de date, are drept consecin direct nlturarea tuturor rutelor ce folosesc respectiva interfa ca interfa de ieire din ruter. Astfel, n cazul n care nu am avea cea de a doua rut default i interfaa S0 ar fi dezactivat, toate pachetele care ar fi fost rutate prin prin prima ruta implicit ar urma s fie ignorate.

n concluzie, ntr-o tabel de rutare exist o singur rut default activ, dar pot fi precizate mai multe rute default n scopuri de backup.

Ultima clasificare a rutelor asupra creia vom mai insista este pe departe i cea mai

semnificativ. Aceast clasificare se face n funcie de modul n care informaia pe baza creia

sunt construite rutele este dobndit i mparte rutele n rute statice i rute dinamice.

Clasificarea rutelor n rute statice i rute dinamice se refer doar la rutele gateway, deoarece rutele direct conectate sunt introduse automat n tabela de rutare.

d) Rute statice

Rutele statice sunt introduse manual de ctre administratorul ruterului, spre deosebire de rutele dinamice ce necesit doar configurarea unui protocol de rutare, rutele urmnd a fi nvate

schimbnd informaii despre rutele direct conectate cu cellalte rutere.

Este importat de precizat c o rut static va aprea n tabela de rutare numai atunci cnd

interfaa de ieire din ruter este configurat corect i activat.

O alt limitare a folosirii rutelor statice este c schimbrile n topologia reelei trebuie cel mai adesea s fie actualizate manual de administrator pe ruter. Dei exist modaliti de minimizare a efectului schimbrilor n topologie, aceste procedee duc la mrirea dimensiunii tabelei de rutare.

Exist i o latur pozitiv a incapacitii rutelor statice de a urmri schimbrile topologice

(cderea unei conexiuni de exemplu). Una dintre metodele, e drept mai rare, de atac al unei reele

este atacarea rutrii dinamice, i anume introducerea unui ruter ntr-un mediu multiacces ce va

oferi o rut foarte bun, "convingnd" astfel toate cellalte rutere s trimit traficul ctre el.

n plus, orice protocol de rutare consum mai mult sau mai puin band pentru ca ruterele s-i poat actualiza tabelele de rutare. Apoi, odat primit, informaia de rutare trebuie prelucrat nainte de a fi introdus n tabela de rutare, unele protocoale de rutare consumnd cantiti semnificative de timp de procesor sau de memorie.

Rutarea static nu are cerine de lime de band, timp de procesor sau memorie (n afar de

memoria efectiv ocupat de tabela de rutare) i, dei introducerea manual de informaii poate

prea o metod arhaic de administrare, deseori rutarea static este mult mai potrivit pentru

ruterele de la periferia Internetului dect rutarea dinamic.

Multe dintre reelele de mici dimensiuni nu au o legtur redundant la Internet, astfel nct

specificarea legturii de Internet printr-o rut static sau dinamic sunt la fel de inutile n cazul

ntreruperii acestei legturi.

n concluzie, rutele statice nu sunt o soluie depit de configurare a ruterelor, iar viitorul nu pare s anune nlocuirea rutrii statice cu rutarea dinamic. Rutarea static va continua s fie

soluia optim pentru reelele cu un grad redus de complexitate sau a reelelor stub (reele cu o

singur conexiune la Internet).2. Protocoale rutate

a) Protocoalele rutate i Internetul

Unul dintre protocoalele de rutare a fost prezentat n capitolul anterior. Este vorba de protocolul IP, acesta fiind n fapt singurul protocol rutabil folosit peste Internet ncepnd cu anii 2000.

Cele dou protocoale de rutare concurente pentru IP sunt AppleTalk i IPX, i dei

implementrile soluiilor de conectare peste Internet bazate pe aceste protocoale sunt rare, cele

dou protocoale rmn nc destul de folosite n reelele locale.

Dei Macintosh ocup 3,5% din piaa mondial de calculatoare personale, efortul pentru

susinerea soluiilor bazate pe AppleTalk n rndul marilor productori de echipamente de reea

s-a diminuat rapid, trecnd pe un plan colateral ncepnd cu anii `95.

IPX n schimb a fost mult vreme un competitor redutabil pentru IP. De fapt, competiia dintre stiva de protocoale TCP/IP i SPX/IPX s-a tradus n limbajul reelelor locale de calculatoare n competiia dintre Microsoft i Novell.

De ce IP a rmas practic singurul protocol rutat peste Internet? Dup cum am observat deja, AppleTalk nu a fost un competitor real pentru IP. Nu am aflat totuicum soluiile IP au reuit mai nti s recupereze n popularitate, iar apoi chiar s elimine

soluiile IPX.

O prim distincie trebuie fcut ntre reelele de servere (mainframe-uri) i cele de calculatoare personale. Reelele din campusurile academice, precum i cele de servere au folosit tradiional soluii bazate pe IP. Cu toate acestea, odat cu nceputul anilor `90 i cu creterea exploziv a reelelor de calculatoare personale, au nceput s se dezvolte soluii comerciale care s exploateze particularitile noilor tipuri de reele. Ctigtorul competiiei a fost fr ndoial

Novell Netware, sistemul lor de operare promovnd o nou stiv de protocoale, i anume

IPX/SPX.

Cum trim ntr-un secol al ironiilor, nu este lipsit de importan s subliniem aici c noua stiv de protocoale era de fapt doar adaptarea unui protocol consacrat n acea vreme: XNS, protocol dezvoltat de compania Xerox. Privind n urm cu 10-15 ani vom gsi compania Xerox implicat i n dezvoltarea primelor soluii grafice, bazate pe folosirea unui nou dispozitiv periferic, dispozitiv numit azi mouse. Xerox, alturi de DEC de data aceasta, a contribuit i la dezvoltarea i standardizarea protocolului de nivel legtur de date ce guverneaz n acest moment reelele locale de calculatoare: Ethernet. Ironia este c, dei multe dintre soluiile Xerox au definit lumea IT aa cum o cunoatem noi acum, la sfritul anilor `90 Xerox a trebuit s se retrag de pe piaa producerii de calculatoare, ntmpinnd i acum dificulti financiare considerabile.

n extrema cealalt, o firm extrem de prosper, pornit prin achiziia unui alt sistem de operare, ce a preluat soluiile grafice de la Macintosh, stiva TCP/IP i unele dintre soluiile de reea din UNIX, a ajuns s guverneze nu doar piaa reelelor locale de calculatoare, dar i cea a serverelor.

Revenind totui la IPX, o prim diferen fa de IP este formatul adreselor. O adres IPX este un ir de 10 octei, din care primii 4 octei reprezint adresa de reea, n vreme ce ultimii 6

reprezint adresa de staie, numit adres de nod. Pentru adrese de nod IPX folosete chiar adresa

MAC a plcii de reea, iar adresa de reea este pstrat pe server, staiile la pornire urmnd s-i

construiasc singure adresa IPX. n acest mod s-a eliminat necesitatea folosirii unui protocol

adiional (cum este protocolul ARP n cazul IP) pentru comunicaia n reeaua local.

Multe dintre mecanismele de control ale protocolului IP au fost preluate i de IPX. Spre

exemplu, n antetul IPX exist un cmp numit Transport Control, al crui rol este similar cu cel

al cmpului Time To Live din IP.

Este oare overheadul folosirii de adrese de 10 octei n loc de adrese de 6 octei responsabil

pentru victoria protocolului IP fa de IPX? Exist faciliti ale protocolului IP ce nu se regsesc

n protocolul IPX?

O discuie a avantajelor unuia dintre protocoale fa de cellalt poate continua pe zeci de pagini, dar n realitate rspunsul la ntrebarea "de ce IP, i nu IPX?" e mai probabil s fie gsit n cursuri de la facultile de economie, dect n cadrul unui curs de reele de calculatoare.b) Protocoale de reea folosite n reelele locale de calculatoare

Un lucru ce pare azi s aparin mai degrab notelor de subsol dect istoriei recente a reelelor de calculatoare personale e faptul c firma Microsoft a aprut pe pia i s-a definit mai nti ca unul dintre competitorii soluiilor Novell, mai degrab dect concurent pentru soluii UNIX.

Anii `93-`94, precum i lansarea sistemului de operare Novell 3.x, au adus aproape ntreaga pia a reelelor de calculatoare personale sub controlul companiei Novell Netware. n acea vreme orice administrator de reea trebuia s aib o bun nelegere a stivei IPX/SPX, indiferent de cerinele specifice slujbei. n contrast, acum soluiile Novell sunt deseori preferate tocmai pentru gradul adiional de securitate oferit de numrul redus de specialiti n domeniu.

O discuie a protocoalelor de reea folosite n reelele locale nu poate trece cu vederea soluia

proprietar Microsoft, i anume NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface). Protocolul

NetBEUI, dei poate prea o soluie adecvat pentru reelele de mici dimensiuni, aduce dou

inconveniente semnificative:

Adresele NetBEUI sunt simbolice, fiecare staie fiind identificat printr-un nume. Absena unei scheme de adresare ierarhic face practic imposibil rutarea acestui protocol; componenta important a acestui protocol se realizeaz prin mesaje de difuzare, ceea ce poate duce la o ncrcare semnificativ a reelei.

NetBIOS (Network Basic Input/Output System) este un API folosit de aplicaii n reelele IBM pentru a solicita servicii de la procesele de reea de nivel sczut. NetBIOS include 3 servicii de baz:

Serviciul de nume: acest serviciu este n realitate responsabil pentru asigurarea schemei de nume folosit de NetBEUI. Numele sunt difuzate la intrarea n reea sau pot fi interogate explicit prin pachete de difuzare. Serviciul de sesiuni este un serviciu orientat ctre conexiune, asigurnd secvenierea mesajelor i gestionnd confirmrile pentru acestea. Serviciul de datagrame este bazat pe datagrame i este folosit pentru difuzri si mesaje de informare.

Fora soluiei propuse de Microsoft nu const n puterea protocolului NetBEUI, ci tocmai n

oferirea unui grad ridicat de flexibilitate n implementarea soluiei optime. n figura 6.2 suntprezentate cteva dintre soluiile de reea pentru o reea Windows.

Figura: Asigurarea suportului de reea ntr-un sistem Windows

n urm cu 3 ani, recomandrile pentru alegerea protocolui de reea pentru o reea de calculatoare artau n felul urmtor:

la nivelul reelei locale cele mai eficiente sunt IPX si NetBEUI cele mai sigure protocoale sunt tot IPX si NetBEUI daca dorim integrarea retelei noastre pe Internet flexibilitatea cea mai ridicat o ofer TCP/IP, urmat apoi de IPX/SPX cel mai uor de administrat este suita de protocoale TCP/IP cel mai uor de integrat cu reelele Unix este TCP/IP cel mai uor de integrat cu reelele Windows este NetBEUI cel mai uor de integrat cu reelele Netware este IPX/SPX

ncepnd cu versiunea 5.x a sistemului de operare Novell Netware, stiva de protocoale nativ a fost schimbat la TCP/IP, iar ultimii ani au marcat o cretere constant a firmei Microsoft pentru soluii IP, adeseori n defavoarea soluiilor NetBEUI. Astfel, recomandrile pentru alegerea protocolului de reea n 2003 se reduc la o singur regul: "Alege IP".3. Protocoale de rutare

a) Determinarea cii optime

Protocoalele de rutare, uneori denumite i protocoale de rutare dinamic, au drept obiectiv

schimbarea informaiilor despre reelele cunoscute ntre ruterele ce ruleaz acelai protocol de

rutare. Pe baza acestor informaii se contruiesc rute, aceste rute numindu-se rute dinamice.

Ruterele au o singur tabel de rutare pentru fiecare protocol rutat, astfel nct aceeai tabel de rutare va conine att rutele direct conectate, rutele statice, dar i rutele dinamice.

Un ruter poate rula unul sau mai multe protocoale de rutare, numrul protocoalelor de rutare ce pot fi rulate fiind limitat n general de sistemul de operare, sau de modelul ruterului. Un ruter

Cisco spre exemplu ruleaz n general pn la 30 de instane de protocoale de rutare.

Problema care apare este c acelai protocol de rutare poate s furnizeze dou sau mai multe rute ctre aceeai destinaie; de asemenea pot exista dou rute dinamice ctre aceeai reea provenite din protocoale de rutare diferite, sau, de ce nu, este posibil chiar s avem o rut dinamic ctre o reea direct conectat.

Astfel, dei avem trei tipuri de rute trebuie s avem un mecanism de comparare a rutelor ntre ele. Mai mult chiar, este necesar ierarhizarea tuturor rutelor.

Cele dou mecanisme de ierarhizare a rutelor se numesc distan adiministrativ i metric.

Metrica unei rute este un numr care apreciaz ct de bun este un drum spre o anumit destinaie n raport cu un set de factori specifici. Att metrica, precum i setul de factori, sunt relevani pentru un anumit protocol de rutare - adic nu are sens s comparm metricile unor rute obinute prin protocoale de rutare diferite.

Distana administrativ este un numr ntre 0 i 255, asociat cu un tip de rut sau cu un

protocol de rutare, ce permite ierarhizarea protocoalelor de rutare.

Distanele administrative pentru unele dintre cele mai folosite protocoale de rutare sunt precizate n tabelul de mai jos:

Pentru rutele statice distana administrativ poate fi schimbat, valoare implicit fiind 1, iar

valoarea maxim fiind 255.

n ncheierea acestui capitol am inclus rezultatul operaiei de inspectare a tabelei de rutare pe un ruter Cisco. Distana administrativ i metrica pentru primele 4 rute a fost scoas n eviden prin ngroare

b) Clasificarea protocoalelor de rutare

Exist numeroase clasificri ale protocoalelor de rutare, dar ne vom opri doar asupra a dou

dintre acestea.

Dup cum staiile sunt grupate n reele pentru a oferi o ierarhizare a spaiului de adrese, i

reelele la rndul lor sunt grupate n colecii de reele aflate sub o administraie comun numite

sisteme autonome. Astfel, o prim clasificare a protocoalelor de rutare se face n protocoale de

rutare inter-AS, folosite pentru schimbul informaiilor de rutare ntre sisteme autonome diferite i

protocoale de rutare interne adic protocoale folosite n cadrul aceluiai sistem autonom.

Capitolul urmtor va prezenta sistemele autonome, precum i protocoalele de rutare inter-AS, n acest capitol urmnd a trata doar protocoalele de rutare interne.

O a doua clasificare a protocoalelor de rutare se refer n realitate la clasificarea protocoalelor de rutare intern n funcie modul de schimbare a informaiei de rutare. Cele trei clase n care sunt mprite protocoalele de rutare intern sunt: protocoale bazate pe vectori de distan (distancevector protocols), protocoale bazate pe starea conexiunii (link-state protocols) i protocoale hibride.

Cea de a treia categorie de protocoale de rutare intern mbin caracteristici ale protocoalelor bazate pe vectori de distan cu unele caracteristici ale protocoalelor bazate pe starea conexiunii. n realitate, aceast nou categorie este folosit pentru a clasifica protocoalele ce nu pot face parte din nici una dintre primele dou categorii, astfel c, n cele ce urmeaz, vom prezenta doar protocoalele distance-vector i link-statec) Protocoale distance-vector

ntorcndu-ne la protocoale de tip distance-vector, pentru acestea calculul drumului optim se

face pe baz de direcie (de obicei interfa) i distana pn la destinaie folosind direcia

respectiv. Informaiile de rutare se schimb numai ntre ruterele nvecinate, la intervale

periodice, aceasta traducndu-se ntr-un timp de convergen mare, adic schimbrile aprute n

topologia reelei se propag destul de greu ctre rutele mai ndeprtate de locul apariiei

modificrii n cauz.

Cele mai populare protocoale de rutare bazate pe vectori de distan sunt RIP i IGRP, aceste protocoale fiind uor de configurat, iar resursele de lime de band i timp de procesor sunt extrem de reduse.

Pentru a nelege mai exact modul cumulativ n care protocoalele distance-vector calculeaz

costul unei rute, vom analiza n continuare protocolul RIP.

Prima precizare ce ar trebui fcut cnd vorbim de RIP este c n acest moment exist dou

versiuni ale acestui protocol cu o popularitate relativ egal. Astfel va fi prezentat RIP version 1,

i mecanismele de protocol bazat pe vectori de distan, pentru ca apoi s fie prezentate

adugrile i modificrile aduse de versiunea 2 a acestui protocol. n acest moment prin RIP

(fr a preciza versiunea) se nelege doar RIP version 1, iar pentru referine la versiunea a doua

trebuie precizat versiunea: RIP v2.

RIP a aprut ca un efort de standardizare a unui prim protocol de rutare la mijlocul anilor `80, efort concretizat prin publicarea RFC 1058.

RIP folosete drept metric numrul de hopuri sau rutere pn la reeaua destinaie. Pentru a se evita efectele negative ale buclelor logice a fost stabilit o metric maxim, astfel nct orice

informaie despre o rut cu o metric mai mare de 15 este ignorat.

Actualizrile se fac transmind toate informaiile de rutare i nu doar cele ce s-au modificat de la ultima actualizare, dar sunt trimise folosindu-se adrese de difuzare, adic pachetele de

actualizare vor ajunge doar la ruterele adiacente, deoarece n mod implicit ruterele filtreaz

pachetele de broadcast.

Actualizrile se fac implicit la 30 de secunde, acest timp reprezentnd un compromis ntre timpul de convergen i cantitatea de band utilizat pentru actualizri. Astfel timpul de convergen la RIP n cel mai defavorabil caz este de 7 minute jumtate, calificnd RIP n categoria protocoalelor de rutare intern cu o convergen sczut. n msura n care se impune un timp de convergen mai mic, perioada de actualizare poate fi redus, ducnd astfel i la un consum mai ridicat de lime de band.

Fiecare ruter ce primete un pachet de actualizare va incrementa metrica fiecrei rute coninute n pachet cu 1, iar apoi pentru fiecare dintre rute va ncerca s determine dac nu exist deja o rut cu o metric mai bun ctre aceeai destinaie n tabela de rutare.

Figura 6.3: Algoritmul pentru protocolul de rutare RIPd) Protocoale link state

Protocoalele de tip link-state construiesc o baz de date cu ntreaga topologie a reelei i

calculeaz drumul cel mai scurt pe baza unui algoritm de tip Dijkstra (SPF - shortest path first).

Astfel, pentru actualizarea tabelelor de rutare se trimite ntr-o prim etap ntreaga tabel de

rutare ctre toate ruterele ce ruleaz acelai protocol de rutare, aceasta realizndu-se prin

folosirea n cmpul destinaie a unei adrese logice de multicast specifice fiecrui protocol n

parte. Dup aceast etap de trimitere a tuturor informaiilor, numit i flooding, actualizrile se

vor efectua doar la apariia unei schimbri n topologie, iar pachetele de actualizare vor conine

doar informaii despre rutele modificate, acest metod de actualizare numindu-se actualizare

incremental.

Principala problem a acestor protocoale este c fiecare dintre rutere va trebui s construiasc arborele topologic, i apoi s extrag rutele ca drumuri optime n acest arbore, iar acest proces necesit resurse de memorie i procesor adesea semnificative. n plus, efortul configurrii unui protocol bazat pe starea conexiunii este adesea mult mai mare dect cel necesar pentru a configura un protocol bazat pe vectori de distan.

Cu toate acestea, datorit iniierii procesului de actualizare odat cu apariia modificrilor n

topologie, precum i datorit folosirii adresrii multicast, i deci a propagrii informaiilor de

actualizare n ntreaga reea, timpul de convergen pentru protocoalele link-state este

semnificativ mai redus dect pentru cele distace-vector.4. Sisteme autonome

a) Ce este un sistem autonom?

Datorit dimensiunii Internetului am vzut c toate protocoalele rutabile trebuie s suporte o

schem de adresare ierarhic. Cu toate acestea, la ora actual exist miliarde de reele, astfel

nct un ruter din nucleul Internetului ar avea o tabel de rutare cu peste un miliard de intrri.

n realitate, n plus fa de cele dou niveluri de ierarhizare aduse de protocolul rutat, reelele mai sunt grupate n sisteme autonome.

Un sistem autonom este o colecie de rutere aflate sub o administraie comun.

Definiia de mai sus pare a-i avea locul mai degrab ntr-o carte de marketing, dect ntr-o carte de reele de calculatoare. Cu toate acestea o definiie mai exact este greu de dat, n plus cea mai important caracteristic a unui sistem autonom este cuprins n aceast definiie, i anume faptul c orice ISP, pentru a putea intra n Internet, trebuie s se afilieze unei organizaii, adic unui sistem autonom.

O administraie comun se traduce printr-un set de protocoale de rutare ce trebuie folosite n

cadrul sistemului autonom, printr-un set de politici de securitate i de comportament.

Un sistem autonom sau AS (autonomous system) este identificat printr-un numr numit numr sau adres AS. Acest numr poate fi cuprins ntre 1 i 65.535, cu toate c ultimul segment al acestui spaiu de adrese, i anume numerele ntre 64.512 i 65.535, sunt rezervate pentru uz

privat, similar cu clasele de adrese IP private.

Atribuirea unui numr AS se face de ctre IANA (Internet Assigned Numbers Authority), i dei preul de 100 USD este nesemnificativ, costul real este mai degrab n termeni birocratici,

procedura de justificare a unui numr AS face imposibil obinerea unui numr AS de ctre ISPurile mici i medii. Astfel, sigura opiune pentru acestea este de a intra ntr-un AS deja existent, i s accepte regulile i politicile de securitate i rutare ale acestuia.b) Protocoale de rutare inter-AS

Odat cu gruparea reelelor n sisteme autonome a aprut i problema dezvoltrii de protocoale care s fac fa cerinelor rutrii ntre AS-uri. Astfel a fost creat distincia ntre IGP (Interior Gateway Protocol) i EGP (Exterior Gateway Protocol), adic ntre protocoale de rutare interne unui sistem autonom i protocoalele de rutare exterioare unui AS, sau, altfel spus, protocoale de rutare inter-AS.

Care sunt cerinele pentru un EGP? Prima i cea mai important cerin e aceea de a face fa unor tabele de rutare semnificativ mai mari dect orice am putea ntlni in interiorul unui AS. O tabel de internet actual care este schimbat ntre dou rutere de grani din sisteme autonome diferite cuprinde aproximativ 180.000 de rute.A doua cerin este cea de flexibilitate. Dei unele dintre protocoalele interne folosesc pn la cinci factori pentru determinarea metricii, folosirea unei formule pentru determinarea costului

unei rute nu ofer un grad suficient de flexibilitate. Procesul complet de comparare a dou sau

mai multe rute pentru BGPv4, spre exemplu, este un algoritm cu 13 pai.

n plus numrul informaiilor asociate cu o rut crete semnificativ. Pentru un IGP singurele

informaii transmise erau: reea destinaie, masc, metric, n vreme ce pentru BGP mai trebuie

precizate i atribute ca: origin, as_path, next_hop, local_pref, atomic_aggregate, aggregator,

multi_exit_disc.

O alt schimbare fa de rutarea intern o reprezint schimbarea paradigmei de securitate. Astfel, dac ar fi s judecm un protocol de rutare inter-AS dup criteriile rutrii clasice (interne adic), EGP ar fi n categoria extrem-paranoic. Aceast schimbare a paradigmei de securitate, corelat cu cerina de flexibilitate, se traduce printr-o cretere a gradului de complexitate a configurrii unui EGP.

Pentru a vedea i partea pozitiv a lucrurilor, cerinele de convergen sunt destul de reduse,

datorit faptului c legturile de nucleu sunt extrem de stabile. Astfel, timpul de convergen

pentru BGP este de ordinul orelor mai degrab dect minute precum n cazul unui protocol de

rutare intern.

Spre deosebire de rutarea intern, rutarea inter-AS nu las loc pentru existena mai multor

protocoale diferite, datorit cantitii importante de resurse, dar i numrului relativ redus de

sisteme autonome. Ctigtorul competiiei este fr ndoial BGPv4.

BGPv4 este deja n al 10-lea an de via, fiind rspunsul la creterea exploziv a Internetului de la nceputul anilor `90. BGPv4 nu aduce o optimizare a protocoalelor deja existente ci o

paradigm complet nou axat pe dou principii: scalabilitate i securitate.

n principiu BGP funcioneaz la fel ca orice protocol de rutare, n sensul c schimb tabele de rutare cu ruterele vecine. n plus fa de un IGP, BGP mai transmite odat cu acestea i

informaia de AS, precum i o serie de alte atribute. Astfel, un ruter BGP va construi aanumitele

AS-paths, adic AS-urile prin care trebuie sa treac un pachet pn la destinaie. Folosind aceste AS-paths, BGP evit buclele de rutare.

Un lucru important de precizat este c BGP transmite mesajele ncapsulate n segmente TCP, folosind un port dedicat i anume portul 179. Drept consecin, nainte de a putea rula o sesiune BGP, trebuie ca ntre cele dou noduri s existe rute. Cel mai adesea alimentarea iniial a tabelelor de rutare este realizat de un IGP, dar la fel de bine conexiunea poate fi stabilit i prin precizarea unor rute statice.