Wo geht‘s lang: Routing - Technische Fakultät · Alternative zu OSPF, Trendrichtung,...

Wo geht‘s lang: Routing

Erstellt von Simon Wegbünder.

1. Routing allgemein

Definition: “Festlegen von Wegen für Nachrichtenströme bei der Nachrichtenübermittlung in Rechnernetzen“

- Paketvermittelte Übertragung (so auch im Internet)

Simon Wegbünder

A B

C D

Netzknoten (Router)



- Unterscheidung zwischen Routing und Forwarding - Sinnvollerweise wird der günstigste Pfad zum Ziel gewählt. Z.B. von B -> D: über C

Simon Wegbünder


A B

C D

Netzknoten (Router)


Wohin soll ein Paket weitergeleitet werden? -> Netzstruktur muss bekannt sein!

Kleine Netze: - ggf. einfach & per Hand konfigurierbar - Statisches Routing

Große Netze: - komplex - evtl. häufige Änderungen - dynamisches Routing

Simon Wegbünder


2. Routing- & Forwardingtabellen

Aufbau einer Routingtabelle (mit mind. folgenden Informationen):

- Einträge per Hand (statisch) oder dynamisch - dyn. Einträge werden mit Hilfe von Informationen per Routingprotokolle erzeugt (z.B. OSPF, IS-IS, RIP, BGP)

Simon Wegbünder



Beispiel:

Simon Wegbünder



- Mehrere Routen zum selben Ziel!? → Metrik (numerischer Wert) Metrik setzt sich z.B. zusammen aus: - Bandbreite - Verzögerung - Hop Count - MTU - ...

Simon Wegbünder

A B 3

C

5 10


3. Routing-Algorithmen

Wie werden nun die Routingtabellen dynamisch zusammengestellt? Zwei grundlegende Verfahrensweisen: - Link-State-Routing nach Dijkstra-Algorithmus* - Distanzvektor-Routing nach Bellman-Ford-Algorithmus* * dienen der Berechnung der kürzesten Wege

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3.1 Link-State-Routing (Dijkstra)

Prinzip: “Teile der Welt mit, wer deine Nachbarn sind.“ - jeder Router kennt die vollständige Netztopologie - jeder Router berechnet selbst die kürzesten Wege - nur bei Änderungen im Netz müssen Informationen ausgetauscht werden -> wenig Verkehr

Simon Wegbünder



- jeder Router sendet eine Liste seiner Anbindungen an Nachbarrouter (inkl. Kosten) an alle Router - stabilisiert schnell - schnelle Reaktion auf Topologieveränderungen

Simon Wegbünder



Vorgehen: 1. entdecken neuer Nachbarn mittels periodisch versandtem HELLO-Paket per Multicast (und Überprüfung ob Routen noch bestehen)

Simon Wegbünder

A

B

C

2

4

C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2

B -> A: 2 A -> B: 2 A -> C: 4 C -> A: 4



Vorgehen: 1. entdecken neuer Nachbarn mittels periodisch versandtem HELLO-Paket per Multicast (und Überprüfung ob Routen noch bestehen)

Simon Wegbünder

A

B

C

D

2

4

C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2

B -> A: 2 A -> B: 2 A -> C: 4 C -> A: 4



Vorgehen: 2. messen der Verzögerung (Kosten) zu jedem Nachbarn Mittels ECHO-Paket

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A

B

C

D

2

4

1

C -> D: 1 C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2

B -> A: 2 A -> B: 2 A -> C: 4 C -> A: 4



Vorgehen: 3. Erstellung eines LINK-STATE-Pakets mit gelernten Daten (Sender, Nachbarn, Verzögerung, …)

- periodisch oder Ereignisgesteuert (z.B. neuer Nachbar, Ausfall, Kostenänderung ...)

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A

B

C

D

2

4

1

LINK-STATE-PAKET: C -> A: 4 C -> D: 1

C -> D: 1 C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2

B -> A: 2 A -> B: 2 A -> C: 4 C -> A: 4



Vorgehen: 4. Versenden des Pakets an alle Nachbarn mittels Flooding

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A

B

C

D

2

4

1

C -> D: 1 C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2

B -> A: 2 A -> B: 2 A -> C: 4 C -> A: 4 C -> D: 1

C -> D: 1 C -> A: 4



Vorgehen: (3. Erstellung eines LINK-STATE-Pakets mit gelernten Daten…)

Simon Wegbünder

A

B

C

D

2

4

1

C -> D: 1 C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2

B -> A: 2 A -> B: 2 A -> C: 4 C -> A: 4 C -> D: 1

C -> D: 1 C -> A: 4 B -> A: 2



Vorgehen: 5. Berechnung des kürzesten Pfads zu allen anderen Routern anhand der gesammelten Daten. -> Erzeugung der Routingtabelle

Simon Wegbünder

A

B

C

D

2

4

1 D -> C: 1 C -> D: 1 C -> A: 4 A -> C: 4 A -> B: 2 B -> A: 2



Bsp.: Berechnung des kürzesten Pfads (Shortest Path First Algorithmus)

Simon Wegbünder

A

B

C

D

4

7

1 2

E

2

1



Bsp.: Berechnung des kürzesten Pfads

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A

B

C

D

4

7

1 2

E

2

1


3.1 Distanzvektor-Routing (Bellman-Ford)

Prinzip: “Teile deinen Nachbarn mit, wie du die Welt siehst.“ - Router kennen nicht die gesammte Netztopologie - Lösung des Kürzeste-Wege-Problems wird auf mehrere Router verteilt - Regelmäßiges Senden der Routingtabellen (bei RIP: alle 30 Sek.) - Sog. Advertisement → Änderungen im Netz werden erkannt

Simon Wegbünder



- Relativ langsame Ausbreitung der Routinginformationen (z.B. Netz mit 15 Hops: 7 Min.) Probleme: - Flutung des Netzes mit Routinginformationen - Inkonsistenzen in Routing-Tabellen (bei Netzwerkstörungen: Routing-Tabellen einzelner Router können durch

andere Router überschrieben werden, welche die Störungen noch nicht erkannt haben)

Simon Wegbünder



Vorgehen: 1. erzeuge Routingtabelle (enthält Anfangs nur Einträge inkl. Kosten zu

den bekannten direkten Nachbarroutern)

Simon Wegbünder

23

3

2

5

A

B

C

D Neuer kürzester Pfad

Kürzester Pfad



Vorgehen: 2. schicke Routingtabelle (nur die besten Routen) an alle direkten Nachbarn per Broadcast

Simon Wegbünder

23

3

2

5

A

B

C


Kürzester Pfad



Vorgehen: 3. auf Tabellen anderer Router warten, diese dann in die eigene Tabelle einberechnen

Simon Wegbünder

23

3

2

5

A

B

C


Kürzester Pfad



Vorgehen: 4. bei Änderung der Minimalen Kosten: fahre mit 2. fort sonst mit 3.

Simon Wegbünder

23

3

2

5

A

B

C


Kürzester Pfad


4. Routing-Protokolle

- dienen zum dyn. Aufbau der Routingtabellen - nutzen verschiedene Algorithmen - Einsatzgebiete: Intradomain-Routing Interdomain-Routing - Unterscheidung zwischen: Interior Gateway Protocols (IGP) Exterior Gateway Protocols (EGP)

Simon Wegbünder

Autonomes System



Intradomain-Routing: - Fokus: technisch effizienten Nutzung des Netzwerks → Wegwahl entlang kürzester Pfade

Interdomain-Routing: - Fokus: finanziell effiziente Nutzung des Netzwerks → Austausch von Informationen (Routen) wird in Verträgen festgehalten

Simon Wegbünder



Interior Gateway Protocols (IGP): - RIP (Routing Information Protocol) noch eingesetzt aber veraltet, Distanzvektor-Algorithmus

- OSPF (Open Shortest Path First) wird vorwiegend eingesetzt, Link-State-Algorithmus

- IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) Alternative zu OSPF, Trendrichtung, Link-State-Algorithmus

- IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) & EIGRP (Enhanced Interior …) Distanzvektor-Algorithmus

Simon Wegbünder



Exterior Gateway Protocols (EGP): - BGP (Border Gateway Protocol) seit 2002 weltweit Standart in Version 4 (BGP4), Pfad-Vektor-Algorithmus

- EGP (Exterior Gateway Protocol) veraltet, wurde früher genutzt, Pfad-Vektor-Algorithmus

Simon Wegbünder



Wachstum von Routingtabellen:

Simon Wegbünder


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Simon Wegbünder


Quellen

- http://de.wikipedia.org/wiki/Routing - http://de.wikipedia.org/wiki/Distanzvektoralgorithmus - http://de.wikipedia.org/wiki/Link-State - http://de.wikipedia.org/wiki/Dijkstra-Algorithmus - http://de.wikipedia.org/wiki/Bellman-Ford-Algorithmus - http://www.raskob.de/fun/1904/node8.html - http://www.raskob.de/fun/1904/node20.html - http://www.netplanet.org/aufbau/routing.shtml - http://www.cosy.sbg.ac.at/~held/teaching/wiss_arbeiten/slides_01-02/draxler.pdf - http://www.tik.ee.ethz.ch/~plattner/Kursunterlagen/TCP-IP/routing.pdf

Simon Wegbünder

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