Reti di calcolatori. Lezione del 10 giugno 2004

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1 Reti di calcolatori Lezione del 10 giugno 2004

2 Internetworking I livelli 1 fisico e 2 data link si occupano della connessione di due host direttamente connessi su di una rete omogenea Non è possibile estendere le reti viste finora oltre un certo ragionevole limite Le reti esistenti sono estremamente differenti per topologia, protocolli utilizzati, tecniche trasmissive: diverse tipologie di servizio a livello Data Link diverse dimensioni dei frame diversi meccanismi di controllo dell errore e del flusso diversi meccanismi di controllo della congestione delle subnet In genere due host qualsiasi che vogliono comunicare sono su reti diverse e non sono connessi direttamente l uno all altro Problema: connessione di reti eterogenee: LAN con LAN LAN con WAN WAN con WAN

3 Internetworking La connessione di reti eterogenee è detta internetworking Fisicamente la connessione fra due o più reti diversi avviene tramite una macchina dedicata: gateway Il gateway gestisce la traduzione dei dati scambiati nei diversi linguaggi parlati dalle reti A seconda dello stato di rete a cui lavora il gateway si chiama: Livello 1: repeater (hub) Livello 2: switched hub (bridge) Livello 3: router Livello 4: transport gateway Livello 5: appilcation gateway

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5 Obiettivi dell internetworking Aumentare l estensione geografica della rete Aumentare il numero di utenti collegabili alla rete Non vincolare le diverse reti a particolari tecnologie, protocolli, scelte architetturali o realizzative Realizzare un architettura scalabile Raggiungere un alto livello di efficienza delle comunicazioni

6 Internetworking e AS Le reti che compongono l internetwork sono entità indipendenti dette AS (Autonomous System) Un autonoumous system (AS) è costituito da un insieme di router e host finali sotto un unico gestore ed amministratore I router all interno dell AS sono tutti direttamente raggiungibili Ogni AS definisce un router exterior che è connesso all esterno Messaggi che sono diretti ad altri AS vengono inviati all exterior router Ogni exterior router conosce altri exterior router ma non conosce i router interni dei relativi AS

7 Internetworking ed AS Il routing delle internetwork è gerarchico: All interno di ciascun AS si applicano specifici meccanismi di routing. Se l AS è esteso, si può anche avere routing gerarchico. Il protocollo utilizzato a questo livello è chiamato IGP (Interior Gateway Protocol) Il routing tra i diversi AS è gestito da un protocollo EGP (Exterior Gateway Protocol). Generalmente il servizio è svolto dai router multiprotocollo, e deve tenere in considerazione le legislazioni nazionali ed internazionali.

8 Tecniche di routing Il protocollo di livello network è responsabile del funzionamento corretto della subnet di comunicazione: Un messaggio che parte da un host sorgente deve arrivare all host di destinazione specificato il livello 3 conosce la topologia della rete Il livello Transport (4) conosce solo host sorgente ed host destinazione Il percorso dei pacchetti lungo la subnet di comunicazione è gestito dai router I diversi router scelgono la strada migliore per portare a destinazione i pacchetti (algoritmo di routing)

9 Tecniche di routing In genere il percorso sorgente destinazione non è diretto, ma attraversa molti router Percorso: fra i due end system (ES) coinvolge più intermediate system (IS) Ogni sistema, ES o IS, per essere riconosciuto sulla rete è univocamente associato ad un indirizzo di rete

10 Tecniche di routing Il livello Transport specifica passa al livello sottostante un pacchetto con: (ind_sorg; ind_dest; dati) Sulla base dei due indirizzi la subnet di comunicazione sceglie il percorso più idoneo Ogni router coinvolto nel percorso, quando gli arriva in ingresso il pacchetto di livello 3 decide su quale uscita instradarlo Router?

11 Tecniche di routing Forwarding diretto: l indirizzo destinazione è raggiungibile con un collegamento diretto: Il router instrada direttamente il pacchetto verso l host di destinazione Forwarding indiretto: l indirizzo destinazione è quello di una sottorete non direttamente connessa Il router decide su quale uscita instradare il pacchetto il percorso del pacchetto attraversa ancora altri router Ogni router ha una propria Tabella di routing

12 Tabella di routing Ogni router sceglie l uscita su cui inviare un pacchetto entrante sulla base della propria tabella di routing (tabella di instradamento) La tabella viene creata all atto dell installazione del router Per seguire le continue evoluzioni di Internet le tabelle di routing vengono continuamente aggiornate e ricompilata tramite gli algoritmi di routing In ogni riga indica quale uscita utilizzare per raggiungere una certa rete NET ID NEXT ROUTER NUM. SALTI INTERFACCIA Rete destinazione Indirizzo del router di collegamento Distanza fra i due router Porta di uscita x raggiungere il router

13 Tabella di routing NET ID NEXT ROUTER NUM. SALTI INTERFACCIA Rete Indirizzo_R1 4 P3 P1 P2 P3 R1 Router P6 P5 P4 R2 R3

14 Tabella di routing Il numero di righe di una tabella di routing è elevato ma NON infinito! L ultima riga indica quale porta utilizzare per raggiungere una rete non presente nella tabella NET ID NEXT ROUTER NUM. SALTI INTERFACCIA Rete Indirizzo_R1 4 P3 Rete Indirizzo_R2 10 P Per tutti gli altri Router di default Distanza fra i due router Porta di uscita x raggiungere il router di default

15 Caratteristiche degli algoritmi di routing L algoritmo di routing deve essere: corretto (non deve fuorviare i pacchetti) semplice (facile da realizzare) robusto (deve funzionare anche in caso di guasti o cambio della topologia della subnet) stabile (deve convergere verso una soluzione) equo (non deve favorire nessuno) ottimo (deve scegliere la soluzione migliore)

16 Algoritmi di routing I diversi algoritmi di routing si dividono in: Algoritmi di routing statico: la scelta dei percorsi viene effettuata una volta per tutte, e non dipende dall andamento del traffico. Algoritmi di routing adattativo: la scelta del percorso è basata su una strategia che può cambiare in funzione della mutata topologia della communication subnet dell andamento del traffico

17 Algoritmi statici di routing shortest path routing (statico): ricerca del cammino minimo, nel grafo che rappresenta la rete (complesso) flooding (statico): ogni router invia il pacchetto su tutti i canali escluso quello di ingresso (robusto, efficace, ma ) flow-based routing (statico): prende in considerazione un certo algoritmo di routing, sulla base di esso calcola i percorsi tra ciascuna coppia di router, calcola il traffico e ritado su ciascuna linea -> ritardo medio della subnet fra tutti gli algoritmi sceglie quello che minimizza il ritardo sulla subnet

18 Gli algoritmi adattativi o dinamici Gli algoritmi adattivi si differenziano per: da dove ricevono le informazioni sullo stato della subnet (localmente, da router adiacenti, da tutti i router,... ) quando si adattano cambiando percorsi e/o strategia (ogni tot secondi, quando cambia il carico, quando cambia la topologia,... ) quale metrica è utilizzata per l ottimizzazione (numero di hop, distanza tra i router, tempo stimato di attraversamento,... )

19 Algoritmi adattativi/dinamici di routing Distance vector routing: Ogni router mantiene una tabella di routing con un record per ciascun altro router nella subnet Ciascun record contiene una stima della distanza dal router e la linea da utilizzare per il percorso migliore conosciuto (la stima non è necessariamente accurata) Ciascun router misura periodicamente la distanza tra se ed i suoi adiacenti A intervalli regolari (30 secondi) ciascun router: manda le sue distanze a ciascun vicino riceve le distanze di ciascun vicino ricalcola la propria tabella di routing per ciascun router, sceglie il vicino che minimizza la somma della propria distanza dal vicino e della distanza comunicata dal vicino verso il router

20 Algoritmi adattativi/dinamici di routing Link state routing (modifica del precedente in ambito IP): 1. scoprire i propri vicini e identificarli 2. misurare il costo delle relative linee 3. costruire un pacchetto con tali informazioni (pacchetto Link State) 4. inviare il pacchetto Link State a tutti gli altri router 5. con tutti i pacchetti Link State ricevuti dagli altri router, ricostruire la topologia della subnet 6. calcolare il cammino minimo verso ogni altro router

21 Instradamento Tre metodi principali: Routing by network address Nel pacchetto c è l indirizzo del destinatario Commutazione di pacchetto a datagramma Label swapping Nel pacchetto che una label che individua la connessione Commutazione di pacchetto a circuito virtuale Source routing

22 Routing by network address Nel pacchetto c è l indirizzo del sistema destinatario Il router usa tale indirizzo per cercare nella propria tabella di routing il cammino di instradamento Indirizzo di destinazione 168 dati P1 P2 Router P6 P5 P3 P4 Net ID Interf. 128 P5 781 P2 3 P4 168 P3

23 Label swapping All atto della negoziazione del circuito virtuale fra sorgente e destinatario, ogni router del cammino assegna un etichetta al collegamento in uscita che fa parte del circuito. Al passaggio dei pacchetti, viene letta l etichetta sul pacchetto e viene utilizzato il link corrispondente IN OUT

24 Source routing Nel pacchetto di livello 3 c è tutto l elenco di router da attraversare per raggiungere la destinazione A A 2 5 B dati 6 7 B

25 Confronto fra i diversi tipi di routing