background image

 

 

Routing Protocols and Concepts 

Module 1. Introduction to Routing and Packet Forwarding. 

Router  to  komputer,  odpowiadający  za  przekazywanie  pakietów  z  sieci  do  sieci,  od  pierwotnego  źródła  do 
ostatecznego celu. Routery łączą wiele sieci. Oznacza to, że mają interfejsy należące do różnych sieci IP. Kiedy 
router odbierze na jednym interfejsie pakiet IP, ustala, którym interfejsem przekazać pakiet do ostatecznego celu. 
Interfejsem,  z  którego  router  wysyła  pakiet,  może  być  sieć  z  ostatecznym  celem  pakietu  (sieć  z  docelowym 
adresem  IP  tego  pakietu)  albo  też  sieć  połączona  z  innym  routerem,  przez  który  można  dotrzeć  do  sieci 
docelowej. 

Interfejsy te służą do łączenia ze sobą w różnych kombinacjach sieci lokalnych (LAN) (ang. local 

area network) i sieci rozległych (WAN) (ang. wide area network). 
 
Router to taki sam komputer jak każdy inny, na przykład komputer osobisty. Posiadają wiele takich samych jak 
inne komputery komponentów sprzętowych, w tym:  

1.

 

Procesor - wykonuje polecenia systemu operacyjnego, na przykład inicjację systemu, funkcje routingu i 

przełączania. 

2.

 

RAM  -  przechowuje  instrukcje  i  dane  potrzebne  podczas  wykonania  działań  przez  procesor. 

Przechowuje również: 

 

System  operacyjny:  System  Cisco  IOS  (Internetwork  Operating  System)  jest  kopiowany  do  pamięci 
RAM podczas startu systemu. 

 

Plik  z  bie

żącą  konfiguracją:  Plik  konfiguracyjny,  w  którym  znajdują  się  polecenia  konfiguracyjne 

aktualnie  wykorzystywane  przez  system  IOS  routera.  Nie  licząc  kilku  wyjątków,  wszystkie 
skonfigurowane  na  routerze  polecenia  są  zapisane  w  pliku  z  bieżącą  konfiguracją,  który  nazywa  się 
running-config. 

 

Tablica routingu IP: Plik zawierający informacje o sieciach połączonych bezpośrednio oraz zdalnych. 
Jest wykorzystywana do określania najlepszej trasy do przekazania pakietu. 

 

Bufor  ARP:  W  tym  buforze,  tak  jak  na  komputerze  osobistym,  składowane  są  pary  adres  IP  -  adres 
MAC. Bufor ARP jest używany na routerach wyposażonych w interfejsy ethernetowe. 

 

Bufor  pakietów:  Po  odebraniu  pakietów  na  jednym  interfejsie,  ale  przed  przekazaniem  ich  z  innego 
interfejsu, są one okresowo składowane w buforze. 

3.

 

ROM  -  pamięć  stała,  w  której  zawarte  są:  instrukcje  rozruchowe,  oprogramowanie  diagnostyczne, 

okrojona  wersja  systemu  IOS  Zawartość  pamięci  ROM  nie  ginie  po  odłączeniu  zasilania  lub  zrestartowaniu 
routera. 

4.

 

Flash - to nieulotna pamięć komputerowa, którą można elektrycznie wymazać i przeprogramować. Jest 

używana  jako  trwała  pamięć  dla  systemu  operacyjnego. W  większości  modeli  routerów  Cisco  system  IOS  jest 
trwale  składowany  w  pamięci  flash  i  kopiowany  do  pamięci  RAM  w  trakcie  procesu  rozruchowego.  Niektóre, 
starsze  modele  routerów  Cisco  uruchamiają  IOS  bezpośrednio  z  pamięci  flash.  Pamięć  flash  składa  się  z  kart 
SIMM lub PCMCIA i można ją zwiększyć. 

5.

 

NVRAM  (Nonvolatile  RAM)  to  nieulotna  pamięć  o  dostępie  swobodnym,  która  zachowuje  swoją 

zawartość  po  odłączeniu  zasilania.  Jest  używana  przez  IOS  jako  trwała  pamięć  dla  pliku  z  konfiguracją 
początkową (startup-config). Wszystkie zmiany w konfiguracji są przechowywane w znajdującym się w pamięci 
RAM pliku running-config i – nie licząc kilku wyjątków – natychmiastowo implementowane przez system IOS. 
Aby  zapisać  te  zmiany  na  wypadek  restartu  routera  albo  odłączenia  zasilania,  plik  bieżącej  konfiguracji 
(running-config) trzeba skopiować do pamięci NVRAM, gdzie jest składowany jako plik konfiguracji startowej 
(startup-config). Pamięć NVRAM zachowuje swoją zawartość nawet po wyłączeniu zasilania routera. 

6.

 

System  operacyjny  -  w  routerach  Cisco  jest  IOS  (Cisco  Internetwork  Operating  System),  jest 

odpowiedzialny  za  zarządzanie  sprzętowymi  i  programowymi  komponentami  routera,  w  tym  za  alokację 
pamięci,  zarządzanie  procesami  i  zabezpieczeniami  oraz  zarządzanie  systemami  plików.  Cisco  IOS  to 
wielozadaniowy  system  operacyjny  zintegrowany  z  funkcjami  routingu,  przełączania,  łączenia  sieci  i 
telekomunikacji. 
 
Routery są odpowiedzialne przede wszystkim za przesyłanie pakietów do sieci lokalnych i zdalnych przez: 

 

Wyznaczenie najlepszej trasy (ang. best path) do wysyłania pakietów,  

background image

 

 

 

Przekazanie pakietów w kierunku ich celu. 

 
Router ustala najlepszą trasę do przekazania pakietu na podstawie informacji zgromadzonych w swojej tablicy 
routingu  (ang.  routing  table).  Kiedy  router  odbierze  pakiet,  sprawdza  docelowy  adres  IP  i  szuka  w  tablicy 
routingu adresu sieciowego najbardziej zbliżonego do tego adresu docelowego. W tablicy routingu jest również 
informacja  o  interfejsie,  którym  należy  przekazać  pakiet.  Po  znalezieniu  pasującego  wpisu  router  enkapsuluje 
pakiet  IP  w  ramkę  warstwy  łącza  danych  odpowiednią  dla  interfejsu  wyjściowego,  a  następnie  pakiet  jest 
przekazywany w kierunku celu. Typ enkapsulacji zależy od typu interfejsu routera i typu medium, z jakim jest 
on  połączony.  Wśród  technologii  warstwy  łącza  danych,  z  którymi  łączy  się  router,  można  wymienić  sieci 
lokalne, na przykład Ethernet, oraz szeregowe (ang. serial) połączenia WAN itp. 
 
Proces startu 
Są cztery podstawowe fazy procesu startu routera: 
1. POST: Test sprzętu routera 
2. Ładowanie programu rozruchowego 
3. Wyszukiwanie systemu Cisco IOS 
4. Ładowanie systemu Cisco IOS  
 
POST: Test sprz

ętu routera  

POST  (power-on  self  test)  to  program  diagnostyczny  wykonywany  w  czasie  uruchamiania  prawie  każdego 
komputera.  Proces  POST  pozwala  przetestować  sprzętowe  komponenty  routera  przez  oprogramowanie 
rezydujące  w  pamięci  ROM.  W  tym  autoteście  router  przeprowadza  z  poziomu  pamięci  ROM  diagnozę  
komponentów  sprzętowych  -  procesora,  pamięci  RAM  i  pamięci  NVRAM.  Po  ukończeniu  procedury  POST 
router wykonuje program rozruchowy. 
Załadowanie programu rozruchowego (bootstrap)  
Po procedurze POST z pamięci ROM do pamięci RAM kopiowany jest program rozruchowy. Kiedy znajdzie się 
w  pamięci  RAM,  procesor  wykonuje  zawarte  w  nim  instrukcje.  Głównym  zadaniem  programu  rozruchowego 
jest znalezienie systemu Cisco IOS i załadowanie go do pamięci RAM. 
Znajdowanie systemu Cisco IOS 
System IOS jest z reguły składowany w pamięci flash, ale może się znajdować również w innych miejscach, na 
przykład  na  serwerze  TFTP.  Jeśli  nie  uda  się  znaleźć  pełnego  obrazu  IOS,  z  pamięci  ROM  do  pamięci  RAM 
kopiowana  jest  okrojona  wersja  IOS,  która  ułatwia  diagnozę  ewentualnych  problemów  i  można  za  jej  pomocą 
załadować do pamięci RAM pełną wersję systemu IOS.  
Wyszukiwanie pliku konfiguracyjnego 
Po  załadowaniu  systemu  IOS  program  rozruchowy  szuka  pliku  z  konfiguracją  początkową  zapisanego  pod 
nazwą startup-config w  pamięci NVRAM. W pliku tym znajdują się uprzednio zapisane polecenia i parametry 
konfiguracyjne zapisane  przez administratora sieci, tj.: adresy interfejsów,  informacje o trasach, hasła itp. Jeśli 
plik  z  konfiguracją  początkową,  startup-config,  znajduje  się  w  pamięci  NVRAM,  zostaje  w  tym  momencie 
skopiowany do pamięci RAM jako plik z konfiguracją początkową running-config i wykonywane są, wiersz po 
wierszu,  znajdujące  się  w  tym  pliku  polecenia.  Polecenia  running-config  zawierają  adresy  interfejsów, 
uruchamiają procesy routingu, konfigurują hasła routera i definiują inne parametry routera.  
 
Sprawdzanie procesu uruchamiania routera 
Polecenie  show  version  wyświetla  informację  na  temat  wersji  systemu  Cisco  IOS,  który  aktualnie  jest 
uruchomiony  na  routerze,  wersji  programu  rozruchowego  oraz  informacje  na  temat  konfiguracji  sprzętowej, 
wliczając w to ilość pamięci systemowej. 
 
W wynikach polecenia show version znajdują się następujące informacje: 

 

Wersja  systemu  IOS  np.  Cisco  Internetwork  Operating  System  Software  IOS  (tm)  C2600  Software 
(C2600-I-M), Version 12.2(28), RELEASE SOFTWARE (fc5) 

 

Program  rozruchowy  w  pami

ęci  ROM  np.  ROM:  System  Bootstrap, Version  12.1(3r)T2,  RELEASE 

SOFTWARE (fc1) 

 

Poło

żenie systemu IOS np. System image file is "flash:c2600-i-mz.122-28.bin" 

background image

 

 

 

Procesor  i  ilo

ść  pamięci  RAM  np.  cisco  2621  (MPC860)  processor  (revision  0x200)  with 

60416K/5120K bytes of memory 

 

 

 

Interfejsy np. 2 FastEthernet/IEEE 802.3 interface(s) 

 

Ilo

ść pamięci NVRAM np. 32K bytes of non-volatile configuration memory. 

 

Ilo

ść pamięci flash np. 16384K bytes of processor board System flash (Read/Write) 

 

 

Rejestr konfiguracji np. Configuration register is 0x2102 

 
 
Porty  zarz

ądzania  -  fizyczne  złącza,  używane  do  zarządzania  routerem.  W  przeciwieństwie  do  interfejsów 

ethernetowych i szeregowych, nie służą do przesyłania pakietów. Najczęściej używanym portem zarządzania jest 
port  konsoli  (ang.  console  port).  Port  ten  służy  do  połączenia  z  terminalem  lub  najczęściej  z  komputerem 
osobistym,  na  którym  uruchomiony  jest  emulator  terminalu.  Pozwala  skonfigurować  router  bez  konieczności 
uzyskiwania  dostępu  przez  sieć.  Port  konsoli  musi  być  używany  podczas  początkowej  konfiguracji  routera. 
Innym portem zarządzania jest port AUX (auxilliary). Nie wszystkie routery mają porty AUX. Może też służyć 
do podłączenia modemu.  
 
Interfejs  routera  –  fizyczne  złącze  na  routerze,  którego  głównymi  zadaniami  są  odbiór  i  przekazywanie 
pakietów.  Routery  mają  wiele  interfejsów  używanych  do  łączenia  z  wieloma  sieciami.  Często  zdarza  się,  że 
interfejsy są połączone z sieciami różnego typu, co oznacza różnego typu nośniki i złącza. Typowe interfejsy to: 
Fast  Ethernet  przeznaczone  do  połączeń  z  różnymi  sieciami  LAN,  a  także  różne  typy  interfejsów  WAN 
służących do połączeń z rozmaitymi łączami szeregowymi, w tym T1, DSL i ISDN. W takim przypadku, każdy 
interfejs  routera  należący  do  innej  sieci,  jest  hostem  innej  sieci  i  dla  każdego  należy  skonfigurować  adres  IP  i 
maskę podsieci innej sieci.  
 
Interfejsy  LAN  -  służą  do  łączenia  routera  z  siecią  lokalną,  tak  jak  ethernetowa  karta  sieciowa  (ang.  network 
interface  card,  NIC)  łączy  komputer  osobisty  z  ethernetową  siecią  lokalną.  Ethernetowy  interfejs  routera 
również ma adres MAC warstwy 2 i przynależy do ethernetowej sieci lokalnej tak jak wszystkie pozostałe hosty.  
 
Interfejsy  WAN  -  służą  do  łączenia  routerów  z  sieciami  zewnętrznymi,  z  reguły  na  duże  odległości 
geograficzne.  Enkapsulacja  w  warstwie  2  może  być  różnego  typu,  w  tym  PPP,  Frame  Relay  i  HDLC  (High-
Level  Data  Link  Control).  Każdy  interfejs  WAN  ma  własny  adres  IP  i  maskę  podsieci,  dzięki  czemu  jest 
członkiem określonej sieci. Adresy MAC nie są używane na interfejsach WAN (zależnie od technologii używają 
własnych adresów warstwy 2).  
 
Podstawow

ą funkcją routera jest przekazywanie pakietów w kierunku ich sieci docelowej, na docelowy adres 

IP pakietu. Aby to umożliwić, router musi wyszukać informację o trasie, zapisaną w swojej tablicy routingu. 
 
Tablica  routingu  (ang.  routing  table)  –  to  znajdujący  się  w  pamięci  RAM  plik  z  danymi,  używany  do 
przechowywania informacji o trasach do sieci zdalnych i połączonych bezpośrednio 
 
Sie

ć połączona bezpośrednio (ang. directly connected network) to sieć bezpośrednio podpięta do jednego z 

interfejsów  routera.  Kiedy  interfejs  routera  ma  skonfigurowany  adres  IP  i  maskę  podsieci,  interfejs  staje  się 
hostem  w  tej  sieci.  Adres  sieciowy  i  maska  podsieci  interfejsu,  wraz  z  typem  i  numerem  interfejsu,  są 
wprowadzane  do  tablicy  routingu  jako  sieć  połączona  bezpośrednio.  Są  jedynymi  wyświetlanymi  w  tablicy 
routingu  do  czasu  skonfigurowania  routingu  statycznego  bądź  dynamicznego  oraz  najważniejszymi  przy 
podejmowaniu  decycji  o  wyborze  trasy.  Bez  sieci  połączonych  bezpośrednio  routera,  w  tablicy  routingu,  nie 
mogą istnieć trasy statyczne i dynamiczne. 
 
Sie

ć zdalna (ang. remote network) nie jest bezpośrednio połączona z routerem, można do niej dotrzeć jedynie 

wysyłając  pakiet  do  innego  routera.  Zdalne  sieci  są  dodawane  do  tablicy  routingu  przez  protokoły  routingu 
dynamicznego albo konfigurację tras statycznych.  

background image

 

 

 
Sie

ć  szczątkowa  (ang.  stub  network)  to  sieć,  do  której  dotrzeć  można  tylko  jedną  trasą.  Do  takich  sieci 

najczęściej używa się tras statycznych. Sieć łączy się z Internetem za pośrednictwem tylko jednego ISP. 
 
Trasy  statyczne  (ang.  static  routes)  to  trasy  do  sieci  skonfigurowane  ręcznie  przez  administratora  sieci. Tras 
statycznych należy używać w następujących przypadkach: 

 

w małych sieciach, z kilkoma routerami  

 

w sieciach szczątkowych łączących się z Internetem za pośrednictwem tylko jednego ISP. Na tym łączu 
nie  trzeba  używać  protokołu  routingu  dynamicznego,  ponieważ  ISP  jest  jedynym  punktem  wyjścia  do 
Internetu. 

 

duża sieć została skonfigurowana w topologii gwiazdy. Używanie protokołu routingu dynamicznego jest 
zbędne, ponieważ każda gałąź ma tylko jedną drogę do danego celu – przez punkt centralny.  

 
 
Trasy  dynamiczne  (ang.  dynamic  routes)  to  trasy  do  zdalnych  sieci,  o  których  router  dowiedział  się 
automatycznie,  za  pomocą  protokołu  routingu  dynamicznego.    Protokoły  te    są  używane  przez  routery  do 
wymiany  informacji  o  osiągalności  i  stanie  sieci  zdalnych.  Protokoły  routingu  dynamicznego  wykonują 
następujące czynności: 

 

wykrywanie  sieci  -  to  zdolność  protokołu  routingu  do  udostępniania  innym  routerom  informacji  o 
znanych sobie sieciach, które używają tego samego protokołu routingu.  

 

aktualizacja  i  utrzymanie  tablic  routingu  –  protokoły  routingu  dynamicznego  ustalają  również  nową 
najlepszą  trasę,  jeśli  trasa  początkowa  stanie  się  bezużyteczna  (albo  gdy  zmieni  się  topologia). 
Automatycznie  udostępniają  informacje  o  trasach  innym  routerom  i  reagują  na  wszystkie  zmiany  w 
topologii bez interwencji administratora. 

 
Protokół routingu dynamicznego IP – pozwala urządzeniom sieciowym, uczyć się tras w sposób dynamiczny. 
Najpopularniejsze protokoły routingu dynamicznego do routingu pakietów IP: 

 

RIP (Routing Information Protocol),  

 

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), 

 

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), 

 

OSPF (Open Shortest Path First), 

 

IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System), 

 

BGP (Border Gateway Protocol). 

 
Zasady tablicy routingu 

1.  Każdy  router  podejmuje  decyzje  samodzielnie  na  podstawie  informacji  znajdujących  się  w  jego  tablicy 

routingu.  

2.  To,  że  jeden  router  ma  jakąś  informację  w  swojej  tablicy  routingu,  nie  oznacza  wcale,  że  inne  routery 

mają takie same informacje.  

3. Informacja o trasie z jednej sieci do drugiej nie jest jeszcze informacją o trasie w drugą stronę, czyli trasie 

powrotnej. 
 
Routing  asymetryczny  (ang.  asymmetric  routing) -  routery  nie  zawsze  mają  w  swoich  tablicach  routingu  te 
same informacje, przez co pakiety mogą podróżować przez sieć w jednym kierunku jedną, a wracać inną drogą.  
Z tego wynika, że projektując i rozwiązując problemy z siecią, należy sprawdzić: 

1.

 

Czy trasa od źródła do celu jest dostępna w obu kierunkach? 

2.

 

Czy  trasa  w  obie  strony  jest  ta  sama?  (Rrouting  asymetryczny  nie  jest  rzadkością,  ale  czasami  stwarza 
dodatkowe problemy) 

 
Najlepsza trasa  - optymalna, czyli najkrótsza trasa, umożliwiająca dotarcie do docelowej sieci. Jest wybierana 
przez protokół routingu na podstawie wartości, czyli metryki używanej do ustalenia odległości do sieci.   
 
Metryka  -  to  ilościowa  wartość  wygenerowana  przez  protokół  routingu,  wskazująca  odległość  do  danej  sieci. 

background image

 

 

Najlepszą  trasą  do  danej  sieci  jest  trasa  z  najniższą  metryką.  Niektóre  protokoły  (np.  RIP)  używają  prostego 
licznika  skoków  (hopów),  czyli  liczby  routerów  pomiędzy  routerem  lokalnym  a  siecią  docelową.  Inne  (np. 
OSPF)  ustalają  najkrótszą  trasę,  badając  szerokość  pasma  łącza,  a  tym  samym  używając  łączy  z  najszybszą 
szerokością pasma z routera do sieci docelowej. Metryki mogą opierać się na jednym albo na kilku parametrach 
trasy.  
 
Metryka równorz

ędna (ang. equal-cost metric) – taka sama wartość na wielu trasach do tego samego celu, w 

takim przypadku router może rozłożyć obciążenie na trasy równorz

ędne (ang. equal-cost load balancing). 

tablicy  routingu  zobaczymy  jedną  sieć  docelową,  ale  z  wieloma  interfejsami  wyjściowymi,  po  jednym  dla 
każdej  równorzędnej  trasy.  Router  będzie  wysyłał  pakiety  z  wielu  interfejsów  wyjściowych  wymienionych  w 
tablicy routingu. Prawidłowo skonfigurowane rozkładanie obciążenia może podnieść wydajność sieci.  
 
Rozkładanie obci

ążenia na trasy nierównorzędne (ang. unequal-cost load balancing) - wysyłanie pakietów 

wieloma  trasami,  nawet  jeśli  metryka  nie  jest  taka  sama.  Jedynymi  protokołami,  które  to  potrafią,  są  EIGRP  i 
IGRP.  
 
Wyznaczanie trasy 
 
Na przekazywanie pakietów składają się dwie funkcje: 

 

funkcja wyznaczania trasy, 

 

funkcja przełączania. 

 
Funkcja wyznaczania trasy - to proces ustalania drogi, którą pakiet zostanie przekazany. Aby ustalić najlepszą 
trasę, router szuka w swojej tablicy routingu adresu sieciowego, który pasuje do docelowego adresu IP pakietu. 
Możliwe są trzy rezultaty tego wyszukiwania: 

 

sieć  połączona  bezpośrednio  –  pakiet  ten  jest  przekazywany  bezpośrednio  do  tego  urządzenia.  Router 

enkapsuluje pakiet IP w format ramki warstwy 2 zgodny z typem interfejsu wyjściowego. 

 

sieć  zdalna  –  pakiet  jest  enkapsuluowany  w  format  ramki  warstwy  2  zgodny  z  typem  interfejsu 

wyjściowego i przekazywany do innego routera.  

 

brak ustalonej trasy – docelowy adres IP pakietu nie należy ani do sieci połączonej bezpośrednio, ani do 

sieci zdalnej, a router nie ma trasy domyślnej, pakiet jest odrzucany. Na źródłowy adres IP pakietu wysyłany jest 
komunikat nieosiągalności ICMP (Internet Control Message Protocol Unreachable). 
 
Funkcja  przeł

ączania  -  to  proces,  w  którym  router  odbiera  pakiet  na  jednym  interfejsie  i  odsyła  go  z  innego 

interfejsu. Po odebraniu w jednej sieci pakietu przeznaczonego do innej sieci router wykonuje trzy podstawowe 
kroki:  
1. Dekapsuluje pakiet warstwy 3, usuwając nagłówek i pole końcowe ramki warstwy 2. 
2. Bada docelowy adres IP pakietu IP, aby znaleźć najlepszą trasę w tablicy routingu. 
3. Enkapsuluje pakiet warstwy 3 w nową ramkę warstwy 2 i wysyła tę ramkę z interfejsu wyjściowego. 
 

Module 2. Static Routing. 

Czytanie  tablicy  routingu  dla  routera  R1  interfejsu  FastEthernet  0/0  ze  skonfigurowanym  adresem  IP 
172.16.3.1/24, przez co stał się on członkiem sieci 172.16.3.0/24: 
 

172.16.0.0/24 is subnetted, 1 subnets 
C 172.16.3.0 is directly connected, FastEthernet0/0 

 
Maska podsieci /24 dla tej trasy została wyświetlona w wierszu nad wpisem trasy 

c

 - connected - na początku wpisu trasy oznacza, że jest to sieć połączona bezpośrednio 

is directly connected

 - jest teraz „bezpośrednio połączony” z nową siecią 

FastEthernet 0/0 

- interfejs routera R1. 

Adres 172.16.3.0/24 - oznacza, że trasa ta pasuje do wszystkich pakietów z adresem docelowym należącym do 
tej sieci. Dzięki temu, że jedna trasa reprezentuje całą sieć adresów IP hostów, tablica routingu jest mniejsza, a 

background image

 

 

to przyspiesza jej przeszukiwanie.  
 
Interfejs ethernetowy uczestniczy w wymianie żądań i odpowiedzi ARP, a poza tym zawiera tablicę ARP. Jeśli 
router  ma  pakiet  przeznaczony  dla  urządzenia  znajdującego  się  w  bezpośrednio  połączonej  sieci  ethernetowej, 
szuka  w  tablicy ARP  wpisu  z  tym  docelowym  adresem  IP,  aby  skojarzyć  go  z  adresem  MAC.  Jeśli  w  tablicy 
ARP  nie  ma  tego  adresu  IP,  interfejs  ethernetowy  wysyła  żądanie ARP.  Urządzenie  z  docelowym  adresem  IP 
odsyła  swój  adres  MAC  w  odpowiedzi  ARP.  Informacja  o  adresie  IP  i  adresie  MAC  zostaje  następnie 
umieszczona w tablicy ARP tego interfejsu ethernetowego. Router może od tej chwili enkapsulować pakiet IP w 
ramkę  ethernetową  z  docelowym  adresem  MAC  znalezionym  w  swojej  tablicy  ARP.  Ethernetowa  ramka  z 
enkapsulowanym pakietem zostaje następnie wysłana przez ten ethernetowy interfejs. 
 
Protokół  CDP  (Cisco  Discovery  Protocol)  -  narzędzie  do  monitorowania  sieci,  gromadzenia  danych  i 
rozwiązywania  występujących  w  niej  problemów.  Narzędzie  to  uzyskuje  informacje  o  bezpośrednio 
połączonych  urządzeniach  Cisco.  Urządzenie  Cisco  często  ma  w  sieci  sąsiadów,  czyli  inne  urządzenia  Cisco. 
Informacje  zebrane  z  innych  urządzeń  mogą  ułatwić  podejmowanie  decyzji  związanych  z  projektem  sieci, 
rozwiązywanie  problemów  oraz  zmianę  wyposażenia.  Protokół  CDP  można  wykorzystać  jako  narzędzie  do 
wykrywania  sieci  ułatwiające  zbudowanie  logicznej  topologii  sieci,  kiedy  brakuje  odpowiedniej  dokumentacji 
albo jest ona niewystarczająca.  
 
S

ąsiedzi w warstwie 3 - protokoły routingu uznają za sąsiadów w warstwie3, te urządzenia, które korzystają z 

tej samej przestrzeni adresów sieciowych. 
 
S

ąsiedzi  w  warstwie  2  -  Protokół  CDP  działa  tylko  w  warstwie  2,  dlatego  dla  niego  też  są  sąsiadami,  te 

urządzeniami  Cisco,  które  są  bezpośrednio  fizycznie  ze  sobą  połączone  i  wspólnie  użytkują  to  samo  łącze 
danych.  
 
Protokół CDP o każdym sąsiednim urządzeniu podaje następujące informacje: 

 

Identyfikatory urządzeń – na przykład skonfigurowana dla przełącznika nazwa hosta. 

 

Lista adresów – do jednego adresu warstwy sieci dla każdego obsługiwanego protokołu.  

 

Identyfikator  portu  –  nazwa  lokalnego  i  zdalnego  portu  pod  postacią  łańcucha  znaków  ASCII,  na 
przykład ethernet0. 

 

Lista możliwości – na przykład czy urządzenie jest routerem, czy przełącznikiem.  

 

Platforma – platforma sprzętowa urządzenia, na przykład router z serii Cisco 7200. 

 
Protokół  CDP  może  stanowić  zagrożenie  dla  bezpieczeństwa,  ponieważ  pakiety  tego  protokołu  mogą  być 
przechwytywane,  Niektóre  wersje  systemu  IOS  wysyłają  ogłoszenia  CDP  domyślnie,  więc  należy  pamiętać,  o 
wyłączeniu tego protokołu. 
 
Zastosowanie routingu statycznego:  

 

ułatwienie  utrzymania  tablicy  routingu  w  mniejszych  sieciach,  których  rozbudowa  nie  jest 
przewidywana. 

 

routing do i z sieci szczątkowych 

 

używanie jednej trasy domyślnej reprezentującej drogę do każdej sieci, dla której w tablicy routingu nie 
ma lepszej trasy.  

 
Konfigurowanie tras statycznych w tablicy routingu 
 
Rekurencyjne  wyszukiwanie  trasy  (ang.  recursive  route  lookup)  –  jest  to  proces  wielokrotnego 
przeszukiwania  tablicy  routingu,  przed  wysłaniem  pakietu. Tzn.  znalezienie  trasy  to  pierwszy  krok  w  procesie 
wyszukiwania, kolejnym jest ustalenie, w jaki sposób wysyłać pakiety na adres  IP następnego skoku - jakiego 
interfejsu wyjściowego użyć do przekazania pakietu (przekształcenie trasy). Dlatego też, aby przekazać dowolny 
pakiet,  potrzebne  jest  dwukrotne  przeszukiwanie  tablicy  routingu.  Każda  trasa,  która  odwołuje  się  tylko  do 
adresu IP następnego skoku, a nie do interfejsu wyjściowego, wymaga znalezienia w tablicy routingu innej trasy, 

background image

 

 

która ma interfejs wyjściowy. 
 
Przekształcanie  trasy  (ang.  route  resolvability)  -  proces  tablicy  routingu  ustalający,  interfejs  wyjściowy, 
którego należy użyć do przekazania pakietu. 
 
Jeśli  interfejs  wyjściowy  jest  wyłączonym  i  trasy  statycznej  nie  można  przekształcić  na  interfejs  wyjściowy, 
trasa ta zostaje usunięta z tablicy routingu. 
 
Jeśli  w    konfiguracji  trasy  statycznej,  zamiast  adresu  IP  następnego  skoku  (np. 

ip  route  192.168.2.0 

255.255.255.0  172.16.2.2

),  użyjemy  interfejsu  wyjściowego  (np. 

ip  route  192.168.2.0 

255.255.255.0  Serial  0/0/0

),  to  proces  tablicy  routingu  dopasuje  pakiet  do  tej  trasy,  już  w  pierwszym 

wyszukiwaniu,  znajdując  interfejs  wyjściowy,  dzięki  czemu  potrzebne  będzie  tylko  jedno  przeszukanie  tablicy 
routingu. 
 
Trasy statyczne a sieci punkt-punkt 
Trasy  statyczne  skonfigurowane  z  interfejsami  wyjściowymi  zamiast  adresów  IP  następnego  skoku  idealnie 
nadają  się  do  większości  szeregowych  sieci  punkt-punkt  (ang.  point-point).  Sieci  punkt-punkt,  używające 
protokołów  takich  jak  HDLC  lub  PPP,  w  procesie  przekazywania  pakietów  nie  stosują  adresu  IP  następnego 
skoku.  Routowany  pakiet  IP  jest  enkapsulowany  w  ramkę  HDLC  warstwy  2  z  rozgłoszeniowym  adresem 
docelowym warstwy 2.  
 
Trasy statyczne a ethernetowe interfejsy wyj

ściowe 

Konfigurując  trasę  statyczną  z  ethernetowym  interfejsem  wyjściowym  zamiast  adresu  IP  następnego  skoku, 
narażamy  się  na  niebezpieczeństwo,  iż  po  drugiej  stronie  łącza  znajduje  się  wiele  różnych  urządzeń  –  hosty, 
routery,  które  mogą  wspólnie  użytkować  tę  samą  sieć  wielodostępowi.  Sama  informacja  o  ethernetowym 
interfejsie wyjściowym dla trasy statycznej to za mało, aby router mógł ustalić, które urządzenie jest następnym 
skokiem. W związku z tym, aby uniknąć rekurencyjnego wyszukiwania adresu  IP następnego skoku i wskazać 
dokładnie urządzenie następnego skoku, w tablicy routingu podaje się interfejs wyjściowy i ip: 

R1(config)#ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 fastethernet 0/1 172.16.2.2 

W tablicy routingu pojawi się dla tej trasy następujący wpis: 

S 192.168.2.0/24 [1/0] via 172.16.2.2 FastEthernet0/1 

Proces  tablicy  routingu  będzie  musiał  wykonać  tylko  jedno  wyszukiwanie,  aby  uzyskać  zarówno  interfejs 
wyjściowy, jak i adres IP następnego skoku. 
 
Korzy

ści z używania interfejsu wyjściowego z trasami statycznymi 

Używanie  interfejsów  wyjściowych  w  trasach  statycznych  zarówno  dla  szeregowych  sieci  punkt-punkt,  jak  i 
sieci  ethernetowych  ma  jedną  zaletę.  Procesowi  tablicy  routingu  wystarczy  tylko  jedno  wyszukiwanie,  aby 
znaleźć  interfejs  wyjściowy  –  wyszukiwanie  adresu  następnego  skoku  jest  już  zbędne.  W  przypadku  tras 
statycznych do szeregowych sieci punkt-punkt najlepiej skonfigurować tylko interfejs wyjściowy. W przypadku 
tras statycznych do sieci ethernetowych najlepiej konfigurować zarówno adres następnego skoku, jak i interfejs 
wyjściowy 
 
Wysyłanie 

żądania ARP 

Pakiet  IP  musi  zostać  enkapsulowany  w  ramkę  ethernetową  z  ethernetowym  docelowym  adresem  MAC.  Jeśli 
pakiet  powinien  zostać  wysłany  do  routera  następnego  skoku,  docelowy  adres  MAC  będzie  adresem 
ethernetowego interfejsu routera następnego skoku tzn. docelowy ethernetowy adres MAC zostanie dopasowany 
do  adresu  IP  następnego  skoku  (np.  172.16.2.2).  Router  (np.R1)  sprawdza,  czy  w  tablicy  ARP  dla  danego 
interfejsu jest wpis z adresem IP i odpowiadającym mu adresem MAC. Jeśli w tablicy ARP nie ma tego wpisu, 
router  ten  (R1)  wysyła  żądanie ARP.  W  komunikacie  rozgłoszeniowym  żąda,  aby  każde  urządzenie,  które  ma 
dany  adres  IP(172.16.2.2)  odpowiedziało,  wysyłając  swój  adres  MAC.  Ponieważ  dany  adres  IP  ma  interfejs 
routera  R2,  to  właśnie  ten  ostatni  wysyła  odpowiedź  ARP  ze  swoim  adresem  MAC.  Router  R1  odbiera 
odpowiedź ARP,  a  następnie  umieszcza  adres  IP  (172.16.2.2)  i  skojarzony  z  nim  adres  MAC  w  swojej  tablicy 
ARP.  Pakiet  IP  zostaje  enkapsulowany  w  ramkę  ethernetową  z  docelowym  adresem  MAC  znalezionym  w 

background image

 

 

tablicy ARP. Ramka ethernetowa z enkapsulowanym pakietem jest następnie wysyłana do routera R2. 
 
Podsumowanie  tras  –  sumaryzacja  tras  (ang.  route  summarization)  –  zredukowanie  wielu  tras  w  tablicy 
routingu, do jednej trasy statycznej. W wielu przypadkach jedna trasa statyczna może reprezentować dziesiątki 
tras.  Podsumowanie  wielu  tras  statycznych  do  jednej  trasy  statycznej  można  wykonać  wtedy,  gdy  spełnione 
zostaną oba poniższe warunki: 

 

sieci docelowe mogą być podsumowane do jednego adresu sieciowego.  

 

wszystkie trasy statyczne używają tego samego interfejsu wyjściowego lub adresu IP następnego skoku.  

Przykład sumaryzacji tras: 
Zamiast wpisu: 

R3(config)#no ip route 172.16.1.0 255.255.255.0 serial0/0/1 
R3(config)#no ip route 172.16.2.0 255.255.255.0 serial0/0/1 
R3(config)#no ip route 172.16.3.0 255.255.255.0 serial0/0/1 

Konfigurujemy sumaryczną trasę statyczną: 

R3(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.252.0 serial0/0/1 

 
Najbli

ższe dopasowanie 

Docelowy  adres  IP  pakietu  może  pasować  do  wielu  tras  w  tablicy  routingu.  Proces  przeszukiwania  tablicy 
routingu  użyje  dopasowania,  najbardziej  zbliżonego  do  docelowego  IP.  To  właśnie  maska  podsieci  we  wpisie 
trasy determinuje, ile bitów musi się zgadzać z docelowym adresem IP pakietu. Proces ten wygląda tak samo dla 
wszystkich tras  w tablicy  routingu,  w tym dla tras statycznych, tras znalezionych przez protokół routingu oraz 
sieci połączonych bezpośrednio.  
 
Domy

ślna  trasa  statyczna  -  trasa,  do  której  będą  pasowały  wszystkie  pakiety.  Domyślne  trasy  statyczne  są 

używane: 

 

kiedy  żadne  inne  trasy  z  tablicy  routingu  nie  pasują  do  docelowego  adresu  IP  pakietu.  Innymi  słowy, 
kiedy  nie  ma  bliższego  dopasowania;  Popularne  zastosowanie  to  łączenie  routera  brzegowego  firmy  z 
siecią ISP; 

 

kiedy  router  jest  połączony  z  tylko  jednym  innym  routerem.  W  takiej  sytuacji  mówimy  o  routerze 
szczątkowym.  

Konfiguracja domyślnej trasy statycznej: 

R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [exit-interface | ip-address ]  

Trasy  domyślne  są  bardzo  często  spotykane  na  routerach.  Aby  uniknąć  składowania  informacji  o  wszystkich 
sieciach  w  Internecie,  routery  mogą  mieć  jedną  trasę  domyślną  reprezentującą  każdą  sieć  nieobecną  w  tablicy 
routingu.  
 

Module 3. Introduction to Dynamic Routing Protocols. 

Protokoły  routingu  ułatwiają  wymianę  informacji  o  trasach  pomiędzy  routerami.  Pozwalają  routerom 
dynamicznie  zdobywać  informacje  o  zdalnych  sieciach  i  automatycznie  wprowadzać  te  informacje  do  swoich 
tablic  routingu.  Ustalają  najlepszą  trasę  do  sieci,  a  następnie  umieszczają  ją  w  tablicy  routingu.  Jedną  z 
głównych zalet używania protokołu routingu dynamicznego jest to, że routery wymieniają informacje o trasach, 
reagując  na  zmianę  topologii.  Dzięki  tej  wymianie  routery  automatycznie  dowiadują  się  o  nowych  sieciach,  a 
także  potrafią  znaleźć  drogi  alternatywne,  jeśli  w  używanej  sieci  zdarzy  się  awaria  łącza.  W  porównaniu  z 
routingiem  statycznym  protokoły  routingu  dynamicznego  są  dla  administratora  mniej  pracochłonne.  Jednak 
kosztem  używania  protokołów  routingu  dynamicznego  jest  poświęcenie  części  zasobów  routera,  w  tym 
procesora i szerokości pasma łącza sieciowego.  
 
Porównanie routingu statycznego i dynamicznego 
W sieciach z reguły używa się połączenia routingu statycznego i dynamicznego. 
Zalety routingu statycznego to: 

 

minimalne wykorzystanie procesora (nie ma potrzeby sprawdzania tysięcy wpisów w tablicy dla każdego 
pakietu) 

 

łatwość konfiguracji.  

background image

 

 

Wady routingu statycznego to: 

 

konfiguracja i utrzymanie są czasochłonne. 

 

konfiguracja jest podatna na błędy, zwłaszcza w większych sieciach.  

 

do wprowadzania informacji o zmianie tras wymagana jest interwencja administratora.  

 

nie skaluje się dobrze w powiększających się sieciach: utrzymanie staje się uciążliwe.  

 

prawidłowa implementacja wymaga pełnej wiedzy o całej sieci.  

Zalety routingu dynamicznego to: 

 

administrator ma mniej pracy przy utrzymaniu konfiguracji, gdy dodaje lub usuwa sieci. 

 

protokoły automatycznie reagują na zmiany topologii.  

 

konfiguracja jest mniej podatna na błędy.  

 

większa skalowalność: rozbudowa sieci z reguły nie stwarza problemu.  

Wady routingu dynamicznego to: 

 

używane są zasoby routera (cykle procesora, pamięć i przepustowość łącza). 

 

konfiguracja, weryfikacja i rozwiązywanie problemów wymagają większej wiedzy administratora.  

 
Skalowanie – zmienianie rozmiaru w zależności od potrzeb. Protokół routingu jest skalowalny gdy jego tablica 
routingu zwiększa się wraz z dodawaniem nowych sieci. 
 
Protokół routingu - to zbiór procesów, algorytmów i komunikatów służących do wymiany informacji o trasach 
i wypełniania tablicy routingu wybranymi przez protokół najlepszymi trasami. Są używane w procesie wymiany 
informacji pomiędzy routerami tj.:  

 

Router wysyła i odbiera na swoich interfejsach komunikaty routingu. 

 

Router dzieli się komunikatami i informacjami o trasach z innymi routerami, które używają tego samego 
protokołu routingu.  

 

Routery wymieniają informacje o trasach, aby dowiadywać się o zdalnych sieciach.  

 

Kiedy router wykryje zmianę w topologii, może ją ogłosić innym routerom.  

 
Komponenty protokołu routingu: 

 

Struktury  danych  –  niektóre  protokoły  routingu  wymagają  do  działania  tablicy  lub  bazy  danych.  Ta 
informacja jest przechowywana w pamięci RAM.  

 

Algorytm  (ang.  algorithm)  –  skończona  lista  kroków  wymaganych  do  ukończenia  zadania.  Protokoły 
routingu używają algorytmów do przetwarzania informacji o trasach oraz wyznaczania najlepszej trasy.  

 

Komunikaty  protokołu  routingu  –  protokoły  routingu  używają  różnego  typu  komunikatów  do 
wykrywania  sąsiednich  routerów,  wymiany  informacji  o  trasach  i  wykonywania  innych  zadań,  aby 
zdobywać i przechowywać ścisłe informacje o sieci.  

 
System autonomiczny (ang. Autonomous System) -
 zwany też domen

ą routingu (ang. routing domain), to 

zbiór routerów pozostających pod wspólną administracją np. wewnętrzna sieć przedsiębiorstwa z ISP. Ponieważ 
Internet  opiera  się  na  koncepcji  systemów  autonomicznych,  wymagane  są  dwa  typy  protokołów  routingu: 
wewnętrzne i zewnętrzne. Te protokoły to:  

 

Protokół  IGP  (Interior  Gateway  Protocols)  –  internetowe  protokół  bramy  wewnętrznej,  służący  do  
routingu w granicach systemu autonomicznego. Przykładami takich protokołów są: IGRP, OSPF i RIP. 

 

Protokół EGP (Exterior Gateway Protocols) – internetowe protokoły bramy zewnętrznej, używane w 
routingu    pomiędzy  różnymi  systemami  autonomicznymi,  znajdującymi  się  pod  administracją  różnych 
organizacji. 

 
Protokoły routingu dzielimy na: 

1.

 

protokoły routingu wewnętrznego (IGP):  

 

protokoły wektora odległości:  

 

klasowe np. RIP, IGRP;  

 

bezklasowe np. RIPv2, EIGR; 

 

IPv6 np. RIPng, EIGRP dla IPv6; 

background image

 

 

 

protokoły stanu łącza: 

 

bezklasowe np. OSPFv2, IS-IS 

 

IPv6 np. OSPFv3, IS-IS dla IPv6  

2.

 

protokoły routingu zewnętrznego (EGP): 

 

protokoły wektora ścieżki: 

 

klasowe np. EGP  

 

bezklasowe np. BGPv4 

 

IPv6 np. BGPv4 dla IPv6 

 
Klasowe  protokoły  routingu  (ang.  classful  routing  protocols)  –  używają  klasowej  adresacji,  nie  wysyłają 
informacji  o  masce,  automatycznie  zakładają  klasę  maski.  Nie  mogą  być  używane,  gdy  sieć  jest  podzielona  z 
użyciem  więcej  jak  jednej  maski  podsieci,  ponieważ  nie  wspierają  techniki  zmiennej  długości  maski  podsieci 
(VLSM).  
 
Bezklasowe  protokoły  routingu  (ang.  classless  routing  protocols)  –  nie  zakładają  klasowości  masek,  w 
aktualizacjach  routingu  oprócz  adresu  sieciowego  umieszczają  maskę  podsieci.  Są  wymagane  w  większości 
dzisiejszych sieci, ponieważ obsługują VLSM. 
 
Protokoły wektora odległo

ści – znakują i przedstawiają trasę poprzez zbieranie informacji podczas rozsyłania 

ich przez sieć. Przykładem jest protokół BGP, który sprawdza przez jakie systemy przechodzi uaktualnienie, aby 
uniknąć pętli. Jedynymi informacjami, jakie router ma o zdalnej sieci, są odległość lub metryka do tej sieci oraz 
droga,  którą  można  do  niej  dotrzeć,  czyli  interfejs.  Nie  znają  rzeczywistej  mapy  topologii  sieci.  Wyznaczają  
trasę najczęściej za pomocą algorytmu Bellmana-Forda. 
 
Wektor  odległo

ści  (ang.  distance  vector)  –  określa  kierunek  i  odległość  trasy.  Odległość  definiuje  się  za 

pomocą metryki tj. liczba skoków, a kierunek to po prostu router następnego skoku albo interfejs wyjściowy. 
 
Algorytm  Bellmana-Forda  -  pozwala  zebrać  informacje  o  osiągalnych  sieci,  nie  dając  możliwości  poznania 
dokładniej topologii międzysieci. Router ma tylko informacje o trasach uzyskane od swoich sąsiadów, które są 
jak drogowskazy na drodze do ostatecznego celu - zasada „głuchego telefonu” - wysyłanie sąsiadowi informacji 
o trasach. 
 
Protokoły  stanu  ł

ącza  (ang.  link-state)  –  służą  do  wymiany  informacji  między  routerami,  na  temat 

osiągalności  innych  sieci,  kosztach  lub  metrykach  do  tych  sieci.  Router  z  protokołem  routingu  stanu  łącza  na 
podstawie  informacji  zebranych  od  wszystkich  pozostałych  routerów  może  utworzyć  pełny  widok,  czyli 
topologię, sieci.  Wszystkie routery stanu łącza używają identycznej mapy sieci i wybierają najlepszą trasę, nie 
używają aktualizacji okresowych, tylko wtedy, gdy w topologii nastąpi jakaś zmiana. 
 
Protokół  RIP  (z  ang.  Routing  Information  Protocol)  –  protokół  klasy  IGP.  Metryką  w  tym  protokole  jest 
odległość mierzona w przeskokach (hopach), przez co nie pozwala na zadowalające skalowanie (ang. scale)  w 
większych sieciach (mimo nowszej wersji – RIPv2). 
 
Protokół  OSPF  (z  ang.  Open  Shortest  Path  First)  –  hierarchiczny  algorytm  routingu  IGP  stanu  łącza  (link-
state)  –  następca  RIP-u.  Powstał  na  bazie  wczesnej  wersji  protokołu  ISIS.  Obsługuje  routing  o  najmniejszych 
kosztach,  routing  wielościeżkowy  i  równoważenie  obciążenia,  ponieważ  do  ustalania  najkrótszej  trasy  używa 
szerokości pasma (ang. bandwidth). 
 
Protokół  IGRP/EIGRP  (z  ang.  Enhanced  Interior  Gateway  Routing  Protocol)
  –  opracowane  przez  Cisco 
protokoły,  zapewniające  dobrą  zbieżność  i  wydajność,  łączące  zalety  protokołów  stanu  łącza  z  protokołami 
wektora odległości. EIGRP - rozwinięciem IGRP – jest dobrze skalowalny w większych implementacjach sieci. 
Protokół IGRP to poprzednik EIGRP, który dzisiaj już wyszedł z użycia. 
 
Protokół  BGP  (z  ang.  Border  Gateway  Routing)
  -  międzydomenowy  protokół  routingu,  następca  EGP, 

background image

 

 

wymieniający  informacje  o  osiągalności  sieci.    Jest  obecnie  jedynym  stosowanym  protokołem  EGP  –  
używanym  w  Internecie.  BGP  to  protokół  wektora  trasy  (ang.  path  vector  protocol),  który  do  pomiaru  tras 
wykorzystuje  różne  atrybuty.  Na  poziomie  dostawcy  usług  internetowych  od  wyboru  najszybszej  trasy  często 
ważniejsze są inne kwestie.  
 
Czym jest zbieżność 
 
Zbie

żność  (ang.  convergence)  –  występuje,  gdy  tablice  routingu  wszystkich  routerów  mają  pełne  i  dokładne 

informacje  o  sieci.  Czas  zbieżności  to  czas  potrzebny  routerom  na  podzielenie  się  informacjami,  obliczenie 
najlepszej drogi i aktualizację tablic routingu. Sieć nie jest w pełni operacyjna, dopóki zbieżność nie stanie się 
faktem:  dlatego  też  w  większości  sieci  wymagane  są  krótkie  czasy  zbieżności.  Routery  wymieniają  się           
informacjami,  ale  muszą  niezależnie  obliczać  wpływ  zmiany  w  topologii  na  własne  trasy.  Ponieważ  zgoda  na 
nową  topologię  jest  wyrażana  niezależnie,  mówi  się,  że  routery  zbliżają  się  (ang.  converge),  aby  osiągnąć 
konsensus.  
 
Zdarza się, że protokół routingu dowie się o więcej niż jednej trasie do tego samego celu. Aby wybrać najlepszą 
drogę, protokół routingu musi mieć możliwość oceny i rozróżnienia dostępnych dróg. W tym celu używana jest 
metryka, która służy do wyznaczania drogi preferowanej w sytuacji, gdy do tej samej zdalnej sieci wiedzie wiele 
dróg.  Każdy  protokół  routingu  oblicza  swoją  metrykę  w  inny  sposób.  Na  przykład  RIP  wykorzystuje  liczbę 
skoków,  EIGRP  używa  połączenia  szerokości  pasma  i  opóźnienia,  a  implementacja  OSPF  firmy  Cisco  używa 
szerokości pasma.  
 
Parametry metryki 
Różne  protokoły  routingu  używają  różnych  metryk,  stąd  też  nie  są  porównywalne,  a  dwa  protokoły  –  w  tych 
samych warunkach - mogą obrać różną trasę, ze względu na inne wartości, wchodzące w skład  danych metryk. 
Protokoły  routingu  ustalają  najlepszą  drogę,  wybierając  trasę  z  najniższą  metryką.  Metryki  używane  w 
protokołach routingu IP obejmują wymienione niżej wartości: 

 

liczba skoków – routerów odwiedzanych przez pakiet zmierzający do celu (RIP) 

 

szerokość pasma – wybierana jest droga z największą szerokością pasma (IGRP i EIGRP) 

 

obciążenie – bierze pod uwagę natężenie ruchu na danym łączu (IGRP i EIGRP) 

 

opóźnienie – bierze pod uwagę czas, w jakim pakiet przemierza drogę (IGRP i EIGRP) 

 

niezawodność  –  szacuje  prawdopodobieństwo  awarii  łącza  obliczane  na  podstawie  licznika  błędów 
interfejsu lub poprzednich awarii łącza (IGRP i EIGRP) 

 

koszt  –  wartość  ustalona  przez  system  IOS  albo  przez  administratora  sieci,  wskazująca  preferencję  dla 
trasy. Koszt może reprezentować metrykę, połączenie metryk, albo arbitralną regułę (IS-IS i OSPF) 

 
Równowa

żenie  obciążenia  –  funkcja  rozłożenia  ruchu  na  równorzędne  trasy.  Dzieje  się  to  wtedy,  gdy  dwie 

trasy lub więcej do tego samego celu, mają identyczne wartości metryki i są wpisane w tablicy routingu. Wiele 
tras do tej samej sieci można zainstalować tylko wtedy, kiedy pochodzą od jednego źródła informacji o routingu 
np. obie muszą być trasami statycznymi, albo trasami RIP.  
 
W  jednej  sieci  można  zaimplementować  więcej  niż  jeden  protokół  routingu  dynamicznego.  W  niektórych 
sytuacjach wymagany może być routing tego samego adresu sieciowego za pomocą kilku protokołów routingu, 
na  przykład  RIP  i  OSPF.  Ponieważ  różne  protokoły  routingu  używają  różnych  metryk  –  RIP  liczby  skoków,  a 
OSPF szerokości pasma – nie można wyznaczyć najlepszej drogi jedynie przez porównanie metryk. 
 
Odległo

ść  administracyjna  (z  ang. Administrative  Distance)  –  liczba  całkowita  z  przedziału  od  0  do  255, 

określająca  pierwszeństwo  źródła  routingu  –    konkretnych  protokołów,  tras,  sieci  połączonych  bezpośrednio  – 
wyrażana w wartości odległości administracyjnej. Na jej podstawie routery  Cisco wybierają najlepszą trasę do 
sieci  docelowej  z  dwóch  lub  więcej  różnych  źródeł  routingu.  Im  niższa  wartość,  tym  wyższy  priorytet  źródła 
routingu. Najwyższy priorytet ma odległość administracyjna 0 - sieć połączona bezpośrednio.  
 

Module 4. Distance Vector Routing Protocols. 

background image

 

 

Cechy protokołów wektora odległości: 

 

RIP: 

 

metryką używaną przy wyborze drogi jest liczba skoków,  

 

jeśli liczba skoków do danej sieci przekracza 15, protokół RIP nie znajdzie trasy do tej sieci,  

 

aktualizacje routingu są domyślnie wysyłane jako komunikat rozgłoszeniowy albo grupowy co 30 
sekund.  

 

IGRP: 

 

na złożoną metrykę składają się szerokość pasma, opóźnienie, ładunek i niezawodność,  

 

Aktualizacje routingu są rozgłaszane domyślnie co 90 sekund.  

 

aktualizacje routingu są wysyłane jako rozgłoszenie domyślnie co 90 sekund, 

 

EIGRP: 

 

potrafi rozkładać obciążenie na trasy nierównorzędne,  

 

do obliczania najkrótszej drogi wykorzystuje algorytm DUAL (Diffusing Update Algorithm),  

 

nie ma okresowych aktualizacji takich jak w RIP i IGRP. Aktualizacje routingu są wysyłane tylko wtedy, 
gdy zmieni się topologia. 

 
Cechy wspólne protokołów routingu wektora odległo

ści:  

 

aktualizacje okresowe są wysyłane w regularnych odstępach czasu (30 sekund w RIP i 90 w IGRP). 
Nawet jeżeli topologia nie zmienia się przez wiele dni, aktualizacje okresowe nadal wysyłane są do 
wszystkich sąsiadów.  

 

s

ąsiedzi to routery, które wspólnie używają tego samego łącza i na których skonfigurowano ten sam 

protokół routingu. Routery używające routingu wektora odległości nie są świadome topologii sieci - 
znają tylko adresy sieciowe własnych interfejsów i zdalne adresy, do których mogą dotrzeć przez swoich 
sąsiadów.  

 

aktualizacje rozgłoszeniowe są wysyłane na adres 255.255.255.255, przetwarzane przez  sąsiadujące 
routery, posiadające ten sam protokół routingu. Inne urządzenia, na przykład komputery osobiste, 
również przetwarzają aktualizację aż do warstwy 3 i wtedy ją odrzucają. Niektóre protokoły routingu 
wektora odległości zamiast adresów rozgłoszeniowych (broadcast) używają adresów grupowych 
(multicast). 

 

aktualizacje całych tablic routingu, okresowo wysyłane do wszystkich sąsiadów, którzy przetwarzają 
je w całości, aby znaleźć ważne informacje i odrzucić resztę. Niektóre protokoły routingu wektora 
odległości, na przykład EIGRP, nie wysyłają okresowych aktualizacji tablicy routingu. 

 
Aktualizacje  ograniczone  (ang.  bounded  updates)  -  wysyłane  zamiast  aktualizacji  okresowych,  przez  
protokół  EIGRP  kiedy  zmieni  się  droga  albo  metryka  dla  danej  trasy.  Gdy  pojawi  się  nowa  trasa  albo  trzeba 
usunąć starą, protokół EIGRP wysyła aktualizację z informacjami tylko o tej trasie, a nie całą tablicę routingu. 
Informacja ta jest wysyłana tylko do tych routerów, którym jest potrzebna.  
Protokół EIGRP wysyła aktualizacje, które s

ą: 

 

nieokresowe, ponieważ nie są wysyłane w regularnych odstępach czasu,  

 

częściowe,  ponieważ  są  wysyłane  tylko  wtedy,  gdy  w  topologii  wystąpi  zmiana  mająca  wpływ  na 
informacje o trasach,  

 

ograniczone,  co  oznacza,  że  ogłaszanie  aktualizacji  częściowych  jest  automatycznie  ograniczane,  aby 
zaktualizowane zostały tylko te routery, które wymagają tych informacji. 

 
Aktualizacja wyzwalana (ang. triggered update) - aktualizacja tablicy routingu wysyłana natychmiastowo w 
odpowiedzi  na  zmianę  trasy.  Aktualizacje  te  nie  zwracają  uwagi  na  wskazania  licznika  aktualizacji.  Router 
wykrywający zmianę natychmiast wysyła komunikat z aktualizacją do sąsiednich routerów. Routery odbierające 
generują  aktualizacje  wyzwalane,  które  powiadamiają  o  zmianach  ich  sąsiadów.  Są  wysyłane  wtedy,  kiedy 
zajdzie jedno z poniższych zdarzeń:  

 

Interfejs zmienił stan (został włączony albo wyłączony). 

 

Trasa zmieniła stan na osiągalny (albo nieosiągalny). 

 

Trasa została zainstalowana w tablicy routingu.  

background image

 

 

Używanie  samych  aktualizacji  wyzwalanych  wystarczyłoby,  gdyby  była  gwarancja,  że  fala  aktualizacji 
natychmiast  dotrze  do  wszystkich  odpowiednich  routerów.  Jednak  w  przypadku  aktualizacji  wyzwalanych 
występują dwa problemy: 

 

Pakiety zawierające komunikat o aktualizacji mogą być odrzucane. 

 

Pakiety zawierające komunikat o aktualizacji mogą zostać uszkodzone przez jakieś łącze w sieci. Router, 
który  nie  odebrał  jeszcze  aktualizacji  wyzwalanej,  może  po  prostu  wysłać  zwykłą  aktualizację  w 
nieodpowiednim czasie, powodując, że zła trasa została ponownie wstawiona do tablicy routingu sąsiada, 
który wcześnie odebrał już aktualizację wyzwalaną. 

 
Kiedy wiele routerów jednocześnie wysyła aktualizacje routingu, pakiety aktualizacji mogą wchodzić w kolizje i 
powodować opóźnienia albo zajmować zbyt wiele szerokości pasma.  Im więcej zsynchronizowanych liczników, 
tym więcej w sieci kolizji aktualizacji i opóźnień. Początkowo aktualizacje routera nie będą synchronizowane. 
Ale  z  upływem  czasu  liczniki  w  sieci  zostaną  globalnie  zsynchronizowane.  Aby  zapobiec  synchronizacji 
aktualizacji  pomiędzy  routerami,  system  Cisco  IOS  używa  losowej  zmiennej  o  nazwie  RIP_JITTER,  która 
odejmuje  zmienną  wartość  czasu  od  przedziału  aktualizacji  dla  każdego  routera  w  sieci. Ta  losowa  fluktuacja, 
czyli zmienna ilość czasu, mieści się w przedziale od 0 do 15 procent określonego przedziału aktualizacji. W ten 
sposób przedział aktualizacji różni się losowo w przedziale od 25,5 do 30 sekund od domyślnego przedziału 30-
sekundowego.  
 
P

ętla  routingu  -  ma  miejsce  wówczas,  gdy  pakiet  krąży  bez  przerwy  pomiędzy  kilkoma  routerami,  nie 

docierając  nigdy  do  zamierzonej  sieci  docelowej. Występuje,  gdy  dwa  routery  lub  więcej  mają  nieprawidłowe 
informacje o trasach do sieci docelowej. Może być wynikiem: 

 

nieprawidłowo skonfigurowanych tras statycznych,  

 

nieprawidłowo skonfigurowanej redystrybucji tras (redystrybucja to proces przekazywania informacji o 
trasach z jednego protokołu routingu do innego protokołu routingu), 

 

niespójnych  tablic  routingu,  które  nie  zostały  zaktualizowane  z  powodu  wolnej  zbieżności  w 
zmieniającej się sieci,  

 

nieprawidłowo skonfigurowane lub zainstalowane trasy odrzucające.  

 
P

ętla routingu może mieć następujące konsekwencje:  

 

szerokość  pasma  łącza  będzie  wykorzystywana  na  zapętlony  ruch  w  tę  i  z  powrotem  pomiędzy 
routerami. 

 

procesor routera będzie przeciążony przez zapętlone pakiety. 

 

procesor  routera  zostanie  obciążony  bezużytecznym  przekazywaniem  pakietów,  co  będzie  miało 
negatywny wpływ na zbieżność sieci. 

 

aktualizacje  routingu  mogą  być  gubione,  mogą  też  nie  być  przetwarzane  na  czas.  W  takich 
okolicznościach powstają kolejne pętle routingu, pogarszając sytuację. 

 

pakiety mogą ginąć w "czarnych dziurach", nigdy nie docierając do zamierzonych celów. 

 
Mechanizmy eliminowania p

ętli routingu, dla protokołów routingu wektora odległości:  

 

zdefiniowanie maksymalnej metryki, aby zapobiec odliczaniu do nieskończoności, 

 

liczniki wstrzymania, 

 

podzielony horyzont, 

 

zatrucie trasy lub zatrucie wstecz, 

 

wyzwalane aktualizacje. 

 
Odliczanie  do  niesko

ńczoności  (ang.  count  to  infinity)  -  to  sytuacja,  w  której  nieprawidłowe  aktualizacje 

routingu zwiększają wartość metryki dla sieci, która stała się nieosiągalna, do nieskończoności. Rozwiązaniem 
jest narzucenie ograniczenia na maksymalną liczbę przeskoków np. dla protokołu RIP została zdefiniowana jako 
16 skoków. Kiedy routery „odliczą do nieskończoności”, oznakują trasę jako nieosiągalną. 
Licznik  wstrzymania  (ang.  Hold-down)  -  ten  licznik  zatrzymuje  zmianę  informacji  o  trasach,  co  pozwala 
zapobiec  powstawaniu  pętli  routingu,  kiedy  uzgadniana  jest  nowa  topologia.  Kiedy  trasa  zostanie  oznakowana 

background image

 

 

jako  nieosiągalna,  musi  pozostać  w  stanie  wstrzymania  na  tyle  długo,  aby  wszystkie  routery  w  topologii 
dowiedziały  się  o  nieosiągalnej  sieci.  Ten  licznik  uniemożliwia  zwykłym  komunikatom  aktualizacji  ponownie 
zainstalować  trasę,  która  mogła  ulec  awarii.  Jeśli  trasa  zostanie  zidentyfikowana  jako  wyłączona  lub 
prawdopodobnie  wyłączona,  każda  kolejna  informacja  o  takim  samym  albo  gorszym  stanie  tej  trasy  jest 
ignorowana  przez  predefiniowany  czas  (okres  wstrzymania).  Oznacza  to,  że  routery  oznakowują  tę  trasę  jako 
nieosiągalną  na  taki  czas,  w  którym  aktualizacje  z  tablicami  routingu  z  najbardziej  aktualnymi  informacjami 
zdążą  dotrzeć  do  wszystkich  zainteresowanych  w  sieci.  Domyślnie  licznik  wstrzymania  jest  ustawiony  na  180 
sekund.  
Reguła podzielonego horyzontu - mówi, że router nie powinien ogłaszać sieci z interfejsu, na którym odebrał 
aktualizację z informacją o tej sieci. 
Zatrucie  trasy  (ang.  route  poisoning)  jest  metodą  do  oznaczenia  niedostępnej  sieci  jako  nieosiągalnej  w 
aktualizacjach  tras  wysyłanych  do  innych  routerów.  Nieosiągalność  jest  określana  jako  metryka  z  wartością 
maksymalną.  W  protokole  RIP  metryka  zatrutej  trasy  ma  wartość  16.  Zatruwanie  tras  przyspiesza  proces 
zbieżności, ponieważ informacja o niedziałające sieci rozchodzi się po sieci znacznie szybciej, niż w przypadku 
oczekiwania, aż liczba skoków dotrze do „nieskończoności”. 
Zatrucie wstecz (ang. poison reverse) – metoda często łączona z techniką podzielonego horyzontu (nazywa się 
wtedy podzielonym horyzontem z zatruciem wstecz). Wysyłając aktualizacje z określonego interfejsu, wszystkie 
sieci,  o  których  router  dowiedział  się  przez  ten  interfejs,  należy  oznaczyć  jako  nieosiągalne,  ponieważ  lepiej 
powiedzieć routerowi, aby ignorował trasę, niż nie mówić mu o niej w ogóle.  
 
Licznik  uznania  trasy  za  nieistniej

ącą  (ang.  invalid)  -    licznik  RIP,  jeśli  przez  180  sekund  (domyślnie)  nie 

pojawi  się  aktualizacja  odświeżająca  istniejącą  trasę,  trasa  zostaje  oznakowana  jako  nieprawidłowa  przez 
ustawienie metryki na 16. Trasa pozostaje w tablicy routingu aż do wygaśnięcia licznika oczyszczania. 
 
Licznik oczyszczania (ang. flush) – licznik RIP, domyślnie licznik oczyszczania jest ustawiony na 240 sekund, 
czyli  60  sekund  dłużej  niż  licznik  uznania  trasy  za  nieistniejącą.  Kiedy  licznik  oczyszczania  skończy  odliczać 
czas, trasa zostaje usunięta z tablicy routingu. 
 

Module 5. RIP version 1. 

RIP to najstarszy protokół routingu wektora odległości, prostota i ciągła popularność świadczą o jego trwałości. 
Jest to jeden z najłatwiejszych protokołów do skonfigurowania, dzięki czemu świetnie nadaje się do niewielkich 
sieci.  Istnieje  nawet  forma  protokołu  RIP  dla  IPv6  o  nazwie  RIPng  (next  generation).  Rozwinął  się  z 
opracowanego w firmie Xerox protokołu o nazwie GWINFO (Gateway Information Protocol). Wraz z rozwojem 
systemu  XNS  (Xerox  Network  System)  GWINFO  przekształcił  się  w  RIP.  Późniejszą  jego  dwie  wersje  to: 
RIPv2 i RIPng. 
 
Cechy protokołu RIP: 

 

protokół routingu wektora odległości, 

 

jedyną metryką przy wyborze drogi używa jest liczba skoków, 

 

trasy ogłaszane z licznikiem skoków powyżej 15 są uznawane za nieosiągalne, 

 

komunikaty odpowiedzi (aktualizacje tablicy routingu) są wysyłane jako rozgłoszenie co 30 sekund.  

 

obsługuje  podzielony  horyzont  i  podzielony  horyzont  z  zatruciem  wstecz,  które  to  mechanizmy 
zapobiegają powstawaniu pętli, 

 

potrafi rozkładać obciążenie na maksymalnie sześć tras. Domyślnie są to cztery równorzędne trasy.  

 
Część z danymi komunikatu RIP jest enkapsulowana w segmencie UDP (User Data-gram Protocol), a źródłowy 
i docelowy numer portu to 520. Nagłówek IP i nagłówki łącza danych dodają rozgłoszeniowe adresy docelowe, 
zanim komunikat zostanie wysłany ze wszystkich interfejsów, na których skonfigurowano protokół RIP. 
 
Format komunikatu RIP:  

1.

 

nagłówek: 

 

Polecenie – dwa typy komunikatów: komunikaty żądania i komunikaty odpowiedzi.  

background image

 

 

 

Wersja ma wartość 1 w przypadku protokołu RIPv1 

 

Trzecie  pole  zostało  opisane  „musi  być  zero”.  Pola  "musi  być  zero”  są  zarezerwowane  na  rozbudowę 
protokołu w przyszłości.  

2.

 

Wpis trasy: 

 

identyfikator rodziny adresów (2 dla IP, 0 dla pełnej tablicy routingu) 

 

adres IP 

 

metryka dla trasy docelowej  

 
Jedna  aktualizacja  RIP  może  zawierać  do  25  wpisów  tras.  Maksymalny  rozmiar  datagramu  to  512  bajtów,  nie 
licząc nagłówków IP i UDP.  
 
RIP  to  klasowy  protokół  routingu.  Jak  można  wywnioskować  na  podstawie  formatu  komunikatów,  RIPv1  w 
aktualizacjach  nie  wysyła  informacji  o  masce  podsieci.  Tym  samym  router  albo  używa  maski  podsieci 
skonfigurowanej na lokalnym interfejsie, albo stosuje domyślną maskę podsieci na podstawie klasy  adresu.  Ze 
względu na to ograniczenie sieci RIPv1 nie mogą być nieciągłe, nie można też implementować w nich VLSM.  
 
Domyślna  odległość  administracyjna  protokołu  RIP  wynosi  120.  W  porównaniu  z  innymi  protokołami  bramy 
wewnętrznej RIP to protokół routingu z najniższym priorytetem. 
 

Module 6. VLSM and CIDR. 

CIDR (z ang. Classless Inter-Domain Routing) – bezklasowy routing międzydomenowy, oparty na agregacji 
tras, umożliwiający routerom grupowanie tras w celu zmniejszenia ilości informacji przetwarzanej przez routery 
szkieletowe.  Do  zachowywania  przestrzeni  adresowej,  wykorzystuje  maski  podsieci  o  zmiennej  długości 
(VLSM).  Oprócz  dzielenia  podsieci  na  kolejne  podsieci,  możliwe  stało  się  również  podsumowywanie  dużego 
zbioru sieci klasowych do trasy agregowanej, czyli supersieci (ang. supernet).  
 
VLSM  (z  ang.  Variable  Lenght  Subnet  Masking)  -  możliwość  określenia  różnych  masek  podsieci  dla  tego 
samego numeru sieciowego w różnych podsieciach. 
 
Agregacja  prefiksów  – sumaryzacja  adresów  IP  i  prefiksów  IP  do  jednego  –  odpowiadającego  (zgodnego  dla 
wszystkich), adresu. Taki adres jest umieszczany w tablicy routingu, co optymalizuje przeszukiwanie tej tablicy. 
Podczas rozgłaszania jest używany jeden adres, zamiast większej ilości – bardziej szczegółowych adresów IP i 
prefiksów, które w nim się mieszczą 
 
Supersie

ć  (z  ang.  supernet)  -  agregacja  adresu  IP  sieci  rozgłaszanej  jako  pojedynczy  bezklasowy  adres.  Np. 

cztery sieci 192.0.8.0, 192.0.9.0, 192.0.10.0, 192.0.11.0 z maską 255.255.255.0 są rozgłaszane jako: 192.0.8.0 z 
maską 255.255.252.0. 
 
Klasowe  protokoły,  w  aktualizacjach  routingu  nie  wysyłają  maski  podsieci,  którą  można  było  ustalić  na 
podstawie wartości pierwszego oktetu adresu. W aktualizacji routingu ogłaszały jedynie adres sieciowy znanych 
tras, a router odbierający aktualizację routingu mógł ustalić maskę podsieci - bezpośrednio związana z adresem 
sieciowym.  Bezklasowe  protokoły  routingu  wysyłają  w  aktualizacjach  routingu  maski  podsieci  i  nie  muszą 
wykonywać podsumowania.  
 
CIDR  używa  masek  podsieci  o  zmiennej  długości  (VLSM),  aby  alokować  adresy  IP  do  podsieci  zgodnie  z 
indywidualnymi  potrzebami,  a  nie  klasą.  Dzięki  temu,  granica  między  hostem,  a  siecią  może  występować  w 
dowolnym  bicie  adresu.  Sieci  można  dzielić  na  coraz  mniejsze  podsieci.  Skoro  maski  podsieci  nie  można  już 
ustalić  na  podstawie  wartości  pierwszego  oktetu,  musi  być  teraz  dołączona  do  adresu  sieciowego.  Bezklasowe 
protokoły routingu wysyłają w aktualizacjach routingu adres sieciowy wraz z maską podsieci. 
 

Module 7. RIP version 2. 

Interfejs  p

ętli  zwrotnej  (ang.  loopback  interface)  -  to  interfejs  programowy,  używany  jako  emulator 

background image

 

 

interfejsu.  Można  do  niego  przypisać  adres  IP.  Interfejsy  pętli  zwrotnej  mają  poza  tym  specjalne  zadania  przy 
protokołach routingu takich jak OSPF. 
 
Interfejs  null  –  oferuje  alternatywną  metodę  filtrowania  ruchu.  Można  uniknąć  przeciążenia  związanego  z 
użyciem  list  dostępu  przez  skierowanie  niepożądanych  sieci  do  interfejsu  null.  Zawsze  działa,  ale  nie  może 
przekierowywać i odbierać ruchu – „czarna dziura”. 
 
Redystrybucja  tras  –  rozpowszechnianie  informacji  o  routingu,  wykrytych  przez  jeden  protokół  w 
aktualizacjach innego protokołu. 
 
W protokole RIPv2 pojawiły się przedstawione niżej ulepszenia:  

 

W  aktualizacjach  routingu  dołączana  jest  maska  podsieci,  dzięki  czemu  jest  to  bezklasowy  protokół 
routingu. 

 

Mechanizm uwierzytelniania zabezpieczający aktualizacje tablicy routingu.  

 

Obsługa masek podsieci o zmiennej długości (VLSM). 

 

Zamiast adresów rozgłoszeniowych (broadcast) używane są adresy grupowe (multicast). 

 

Obsługa ręcznego podsumowania tras. 

 

Module 8. The Routing Table: A Closer Look. 

Tablica routingu zbudowana jest z wpisów o trasach pochodzących z następujących źródeł:  

 

sieci połączonych bezpośrednio, 

 

tras statycznych, 

 

protokołów routingu dynamicznego. 

W  rzeczywistości  jest  hierarchiczną  strukturą,  której  zadaniem  jest  przyspieszenie  procesu  znajdowania  tras  i 
przekazywania pakietów. W obrębie tej struktury hierarchia składa się z kilku poziomów, przyjmiemy że każda 
trasa jest 1. albo 2. poziomu.  
 
Trasa 1. poziomu (ang. level 1 route) - trasa z maską podsieci równą lub krótszą niż domyślna maska adresu 
sieciowego.  Np.192.168.1.0/24  to  trasa  sieciowa  1.  poziomu,  ponieważ  maska  podsieci  jest  równa  domyślnej 
masce sieci ./24 to maska dla sieci klasy C takich jak sieć 192.168.1.0. Źródłem trasy 1. poziomu może być sieć 
połączona  bezpośrednio,  trasa  statyczna  albo  protokół  routingu  dynamicznego.  Może  być  również  trasą 
ostateczną. 
 
Trasa 1. poziomu może funkcjonować jako: 

 

Trasa domyślna – trasa statyczna z adresem 0.0.0.0/0. 

 

Supersieć – adres sieciowy z maską krótszą od domyślnej maski.  

 

Trasa  sieciowa  –  trasa,  która  ma  maskę  podsieci  równą  domyślnej  masce.  Trasa  sieciowa  może  być 
również trasą nadrzędną. Trasy nadrzędne omówiono w kolejnym podrozdziale. 

 
Trasa  2.  poziomu  (ang.  level  2  route)  –  podsieć  trasy  nadrzędnej,  jej  źródłem  może  być  sieć  połączona 
bezpośrednio, trasa statyczna albo protokół routingu dynamicznego.  
 
Trasa nadrz

ędna 1 poziomu – trasa sieciowa w tablicy routingu, która posiada podsieci rozpisane poniżej i nie 

zawiera  adresu  IP    następnego  przeskoku  lub  interfejsu  wyjściowego.  Jest  tworzona  automatycznie  za  każdym 
razem, kiedy do tablicy routingu dodawana jest podsieć. Innymi słowy, trasa nadrzędna jest tworzona za każdym 
razem, gdy do tablicy routingu wprowadzana jest trasa z maską dłuższą niż maska domyślna. 
 
Trasa podrz

ędna 2 poziomu (ang. level 2 child route) – podsieć trasy nadrzędnej, zawiera źródło trasy i adres 

sieciowy trasy. Są jednocześnie uważane za trasy ostateczne, ponieważ zawierają adres IP następnego skoku lub 
interfejs wyjściowy. 
 
Trasa ostateczna – trasa 1 lub 2 poziomu - jest ścieżką w tablicy routingu, która zawiera jeden lub oba poniższe 

background image

 

 

elementy: adres IP następnego skoku (kolejną trasę) oraz interfejs wyjściowy. 
 
Zawsze gdy do tej samej sieci klasowej należą dwie – lub więcej – trasy podrzędne z różnymi maskami podsieci, 
we  wpisie  tablicy  routingu  pojawia  się  informacja:  sieć  jest  variably  subnetted  –  podzielona  na  podsieci  o 
różnych  długościach  masek.  Mimo  że  w  relacji  nadrzędny/podrzędny  do  wyświetlania  sieci  i  ich  podsieci 
używana jest struktura klasowa, format ten można wykorzystywać przy adresowaniu klasowym i bezklasowym. 
Niezależnie  od  schematu  adresowania  używanego  przez  sieć  (klasowy  lub  bezklasowy),  struktura  tablicy 
routingu opiera się na schemacie klas. 
 
Proces wyszukiwania trasy: 

a)

 

router  bada  trasy  1.  poziomu,  w  tym  trasy  sieciowe  i  supersieci,  aby  znaleźć  najlepiej  pasującą  do 
docelowego adresu pakietu IP .  

 

jeśli najlepiej pasuje trasa ostateczna 1. poziomu – sieć klasowa, supersieć lub trasa domyślna – trasa ta 
jest używana do przekazania pakietu.  

 

jeśli najlepiej pasuje trasa nadrzędna 1. poziomu, przejdź do kroku b).  

b)

 

router szuka najlepszego dopasowania wśród tras podrzędnych (tras do podsieci) trasy nadrzędnej.  

 

jeśli  któraś  z  tras  podrzędnych  2.  poziomu  pasuje,  to  ta  podsieć  jest  używana  do  przekazania  danego 
pakietu. 

 

jeśli żadna z tras podrzędnych 2. poziomu nie pasuje, przejdź do kroku c).  

c)

 

czy na routerze zaimplementowano wariant routingu klasowego, czy bezklasowego? 

 

wariant  routingu  klasowego:  jeśli  działa  wariant  routingu  klasowego,  zakończ  proces  przeszukiwania  i 
odrzuć pakiet. 

 

wariant  routingu  bezklasowego:  jeśli  używany  jest  wariant  routingu  bezklasowego,  kontynuuj 
przeszukiwanie supersieci 1. poziomu w tablicy routingu, w tym trasy domyślnej, jeśli takowa istnieje. 

d)

 

jeśli istnieje mniejsze dopasowanie z supersiecią lub trasą domyślną 1. poziomu, router używa tej trasy, 
aby przesłać pakiet.  

e)

 

jeśli nie pasuje żadna trasa z tablicy routingu, router odrzuca pakiet. 

 
Trasa  odwołująca  się  jedynie  do  adresu  IP  następnego  skoku,  a  nie  do  interfejsu  wyjściowego,  musi  zostać 
przekształcona na trasę z interfejsem wyjściowym. Na podstawie adresu IP następnego skoku wykonywane jest 
wyszukiwanie rekurencyjne, aby rozwiązać trasę do interfejsu wyjściowego.  
 
Trasa  z  największą  liczbą  równoważnych  znaczących  bitów  -  najdłuższym  dopasowaniem,  zawsze  jest  trasą 
preferowaną.  
 

Module 9. EIGRP. 

EIGRP  (z  ang.  Enhanced  Interior  Gateway  Routing  Protocol)  -  bezklasowy  protokół  routingu  wektora 
odległości,  udoskonalona  (ang.  enhanced)  wersja  protokołu  IGRP  (Interior  Gateway  Routing  Protocol).  Oba 
protokoły działają tylko na routerach Cisco.  
 
IGRP  (z  ang.  Interior  Gateway  Routing  Protocol)  –  klasowy  protokół  opracowany  w  celu  rozwiązania 
problemów  związanych  z  routingiem  w  dużych,  heterogenicznych  sieciach.  Ograniczeniem  protokołu  RIPv1, 
jest metryka pod postacią liczby skoków i 15 skoków jako maksymalny rozmiar sieci. W IGRP i EIGRP metryka 
jest złożona z szerokości pasma, opóźnienia, niezawodności i obciążenia. Domyślnie oba te protokoły używają 
tylko szerokości pasma i opóźnienia.  
 
Algorytm  Bellmana-Forda  –  algorytm  wykorzystywany  przez  protokół  IGRP  do  aktualizacji  okresowych, 
podczas  których  wykonuje  się  iteracje  na  liczbie  przeskoków  w  trasie,  w  celu  znalezienia  najkrótszych  tras. 
Trasy te w tablicy routingu mają czas  ważności, po upływie którego wymagana jest aktualizacja okresowa. W 
związku z czym jest duże ryzyko powstawania pętli routingu.  
 

żnice między tradycyjnymi protokołami wektora odległości, a EIGRP: 

background image

 

 

 

Algorytm 

Tradycyjne protokoły routingu wektora odległości używają algorytmu Bellmana Forda , czyli usuwają z tablicy 
routingu niektóre  wpisy  po upływie czasu ważności i dlatego muszą co jakiś czas wysyłać  aktualizacje tablicy 
routingu.  
Protokół  EIGRP  nie  wysyła  aktualizacji  okresowych,  a  wpisy  tras  nie  mają  czasów  ważności.  Zamiast  tego 
EIGRP używa lekkiego protokołu hello do monitorowania stanu połączenia ze swoimi sąsiadami. Tylko zmiany 
w informacjach o trasach, na przykład pojawienie się nowego łącza albo awaria istniejącego, powodują wysłanie 
aktualizacji routingu. Aktualizacje routingu EIGRP nadal są wektorami odległości wysyłanymi do bezpośrednio 
połączonych sąsiadów. 

 

Ustalanie trasy 

RIP  i  IGRP,  zachowują  informacje  jedynie  o  najlepszej  drodze  do  sieci  docelowej.  Jeśli  trasa  ta  stanie  się 
niedostępna, router czeka na kolejną aktualizację routingu z informacją o trasie do tej zdalnej sieci.  
Algorytm DUAL protokołu EIGRP wykorzystuje niezależną od tablicy routingu tablicę topologii, która zawiera 
zarówno najlepszą trasę do sieci docelowej, jak i trasy zapasowe, które DUAL uznał za wolne od pętli. Wolna od 
pętli (ang. loop-free) oznacza, że sąsiad nie ma trasy do sieci docelowej przechodzącej przez ten router.  

 

Zbieżność 

RIP  i  IGRP,  używają  aktualizacji  okresowych  i  są  podatne  na  pętle  routingu  i  problem  z  odliczaniem  do 
nieskończoności.  RIP  i  IGRP  używają  kilku  mechanizmów  ułatwiających  uniknięcie  tych  problemów,  między 
innymi zegarów podtrzymania (ang. hold-down timers), które są przyczyną dłuższego czasu zbieżności.  
Protokół  EIGRP  nie  używa  zegarów  podtrzymania.  Wolne  od  pętli  trasy  uzyskuje  się  za  pomocą  systemu 
obliczania  tras  (obliczenia  rozmyte,  ang.  diffusing  computations),  które  są  wykonywane  w  pełnej  koordynacji 
pomiędzy routerami, czego efektem jest szybsza zbieżność niż w przypadku tradycyjnych protokołów routingu 
wektora odległości. 
 
Mimo  że  EIGRP  może  działać  tak  jak  protokół  routingu  stanu  łącza  cały  czas  pozostaje  protokołem  routingu 
wektora odległości. W odniesieniu do EIGRP czasami używane jest określenie hybrydowy protokół routingu 
(ang. hybrid routing protocol),
 pomimo, że EIGRP nie jest hybrydą pomiędzy protokołami routingu wektora 
odległości i stanu łącza – jest wyłącznie protokołem routingu wektora odległości. 
 
Cechą szczególną protokołu EIGRP jest: 
Protokół RTP (z ang. Reliable Transport Protocol) - pozwala na niezawodne lub zawodne (bez potwierdzenia 
odbioru) dostarczanie pakietów EIGRP. RTP może wysyłać pakiety jako komunikaty jednostkowe (unicast) albo 
grupowe (multicast). 
 
Algorytm DUAL (z ang. Diffusing Update Algorithm) – algorytm zbieżności, gwarantuje on wyznaczanie w 
domenie  routingu  tras  wolnych  od  pętli  i  tras  zapasowych.  Dzięki  niemu  routery,  których  dotyczy  zmiana 
topologii,  mogą  jednocześnie  wykonywać  synchronizację  nie  angażując  innych  routerów  –  nie  podlegających 
zmianie (dzięki czemu czasy zbieżności są krótsze). Przeliczenia mogą być dużym obciążeniem dla procesora, 
dlatego też DUAL ma listę tras zapasowych, które również są wolne od pętli. Jeśli podstawowa trasa w tablicy 
routingu zawiedzie, w tablicy routingu natychmiast umieszczana jest najlepsza trasa zapasowa. 
 
Cechy protokołu EIGRP: 

 

tworzy  relacje  sąsiedzkie  z  bezpośrednio  połączonymi  routerami,  które  również  używają  protokołu 
EIGRP 

 

aktualizacje wyzwalane (EIGRP nie ma aktualizacji okresowych) 

 

używanie  tablicy  topologii  (ang.  topology  table)  do  przechowania  wszystkich  (a  nie  tylko  najlepszych) 
tras poznanych dzięki sąsiadom,  

 

ustanowienie przyległości z sąsiadującymi routerami za pomocą protokołu Hello EIGRP, 

 

obsługa VLSM i ręcznego sumowania tras. Umożliwia to protokołowi EIGRP tworzenie dużych sieci o 
strukturze hierarchicznej, 

 
Zalety protokołu EIGRP: 

 

Mimo  że  trasy  są  ogłaszane  tak  jak  w  protokołach  routingu  wektora  odległości,  metryka  opiera  się  na 

background image

 

 

minimalnej szerokości pasma oraz łącznym opóźnieniu trasy, a nie na liczbie skoków.  

 

Szybka  zbieżność  dzięki  obliczaniu  trasy  przez  algorytm  DUAL  (Diffusing  Update Algorithm).  DUAL 
do  tablicy  topologii  EIGRP  wstawia  trasy  zapasowe,  które  są  używane  w  przypadku  awarii  trasy 
podstawowej. Ponieważ jest to procedura lokalna, przejście na trasę zapasową jest natychmiastowe i nie 
wymaga działania innego routera. 

 

Aktualizacje  ograniczone  oznaczają,  że  EIGRP  używa  mniej  dostępnego  pasma,  zwłaszcza  w  dużych 
sieciach z wieloma trasami  

 

EIGRP  za  pomocą  modułów  PDM  obsługuje  wiele  protokołów  warstwy  sieci,  w  tym  IP,  IPX  i 
AppleTalk. 

 

TLV (od Type/Length/Value) – pole z danymi pakietu protokołu EIGRP. 
224.0.0.10 – adres grupowy – multicast EIGRP 
01-00-5E-00-00-0A – grupowy, docelowy adres MAC protokołu EIGRP 
 
Typy pakietów EIGRP: 

 

Pakiety hello - zawodne komunikaty grupowe (tzn. odpowiedź od odbiorcy nie jest wymagana) używane 

przez EIGRP do wykrywania sąsiadów i do tworzenia z nimi przyległości. W większości sieci są wysyłane co 5 
sekund. Router EIGRP zakłada, że dopóki odbiera pakiety hello od sąsiada, sąsiad ten i jego trasy nadają się do 
wykorzystania. 

 

Pakiety aktualizacji są używane przez protokół EIGRP do ogłaszania informacji o trasach, tylko wtedy, 

gdy jest to konieczne. Zawierają tylko potrzebne informacje (gdy wystąpiła zmiana) i są wysyłane tylko do tych 
routerów, które ich potrzebują.  Pakiet aktualizacji cz

ęściowej (ang. partial) oznacza, że aktualizacja zawiera 

tylko informacje o zmianach trasy. Pakiet aktualizacji ograniczonej (ang bounded) oznacza aktualizację tylko 
tych routerów, których dotyczy zmiana. 

 

Pakiety potwierdzenia (ACK) są wysyłane przez EIGRP, kiedy używane jest dostarczanie niezawodne. 

RTP  niezawodnie  dostarcza  pakiety  aktualizacji,  zapytań  i  odpowiedzi  EIGRP.  Zawierają  niezerowy  numer 
potwierdzenia i zawsze są przesyłane transmisją pojedynczą.  

 

Pakiety zapytania i odpowiedzi są używane przez algorytm DUAL podczas przeszukiwania sieci oraz 

innych  zadań.  Zapytania  mogą  używać  komunikatów  grupowych  lub  jednostkowych,  natomiast  odpowiedzi 
zawsze są wysyłane jako komunikaty jednostkowe.  
 
Czas podtrzymania - maksymalny okres, przez jaki router powinien czekać na odbiór następnego pakietu hello, 
zanim uzna swojego sąsiada za nieosiągalnego. Domyślnie to trzykrotna wielokrotność interwału hello, czyli 15 
sekund  w  większości  sieci.  Jeśli  czas  podtrzymania  się  skończy,  EIGRP  deklaruje,  że  trasa  jest  nieczynna,  a 
DUAL szuka nowej drogi w tablicy topologii albo rozsyłając zapytania. 
 
System  autonomiczny  (ang.  autonomous  system)  to  zbiór  sieci  pod  administracyjną  kontrolą  jednego 
podmiotu  z  perspektywy  Internetu  postrzeganej  jako  wspólna  polityka  routingu.  Do  przesyłania  pakietów  w 
obrębie  własnych  sieci  używane  są  protokoły  routingu  wewnętrznego,  na  przykład  RIP,  EIGRP,  OSPF  i  IS-IS. 
Do  routingu  zewnętrznego  używany  jest  protokół  routingu  zewnętrznego  BGP,  który  rozsyła  informacje  o 
trasach. 
 
Mask

ę  blankietową  (ang.  wildcard  mask)  -  można  potraktować  jak  odwrotność  maski  podsieci  np. 

odwrotnością  maski  podsieci  255.255.255.252  jest  0.0.0.3.  Określa,  które  bity  adresu  IP  powinny  być 
ignorowane  podczas  porównywania  go  z  innym  adresem.  Jest  określana  podczas  list  dostępu. Adres  sieciowy, 
wraz z maską blankietową, służy do określenia interfejsu lub zakresu interfejsów, na których protokół routingu 
zostanie włączony (za pomocą polecenia „network”).  
 
Wzór na obliczenie metryki w EIGRP: 

metryka=[k1*szer_pasma+(k2*szer_pasma)/256-obciążenie)+k3*opóźnienie]*[k5/(niezawodność+k4)] 

gdzie wartości domyślne: k1(szer_pasma)=1; k2(obciążenie)=0; k3(opóźnienie)=1; k4 i k5(niezawodność)=0

 

w  efekcie  przy  obliczeniach  domyślnej  złożonej  metryki  uwzględniane  są  tylko  wartości  szerokości  pasma  i 
opóźnienia. 

background image

 

 

 
Szeroko

ść pasma (z ang. bandwidth) - wartość statyczna używana przez niektóre protokoły routingu (EIGRP, 

OSPF)  do  obliczania  metryki  routingu.  Szerokość  pasma  jest  wyświetlana  w  kilobitach  na  sekundę  (kb/s). 
Domyślna szerokość pasma, to1544 kb/s (inaczej b/s lub 1,544 Mb/s). Wartość szerokości pasma może, ale nie 
musi  odzwierciedlać  rzeczywistej  fizycznej  szerokości  pasma  interfejsu.  Modyfikacja  tej  wartości  nie  zmienia 
faktycznej szerokości pasma łącza.  
 
Opó

źnienie (ang. delay) - czas, w jakim pakiet pokonuje trasę. Metryka opóźnienia (DLY) to wartość statyczna 

wynikająca  z  typu  łącza,  z  którym  połączony  jest  interfejs,  a  wyrażamy  ją  w  mikrosekundach.  Tak  naprawdę 
router  nie  sprawdza,  ile  czasu  zajmuje  pakietowi  dotarcie  do  celu.  Wartość  opóźnienia,  podobnie  jak  wartość 
szerokości pasma, to wartość domyślna, którą może zmienić administrator sieci.  
 
Niezawodno

ść (ang. reliability) to wskaźnik częstotliwości występowania błędów na tym łączu. Jest mierzona 

dynamicznie za pomocą wartości z przedziału od 0 do 255, przy czym 1 to łącze niezawodne minimalnie, a 255 
to  łącze  niezawodne  stuprocentowo.  Jest  obliczana  na  podstawowej  pięciominutowej  średniej  ważonej,  aby 
uniknąć błędów wynikających z niemiarodajnych, krótkich spadków lub wzrostów współczynnika błędów.  
 
Obci

ążenie (ang. load) odzwierciedla ilość ruchu na łączu. Jest wyznaczane dynamicznie za pomocą wartości z 

przedziału  od  0  do  255  podobnie  jak  niezawodność,  obciążenie  zapisujemy  jako  ułamek  255.  Jednak  w  tym 
wypadku  pożądana  jest  wartość  jak  najmniejsza,  oznaczająca  mniejsze  obciążenie  łącza.  Jest  wyświetlane 
zarówno  jako  wartość  wychodząca  –  transmisji  (txload),  oraz  jako  wartość  wchodząca  –  odbioru  (rxload). 
Wartość ta jest obliczana na podstawie pięciominutowej średniej ważonej, aby uniknąć błędów wynikających z 
niemiarodajnych, krótkich spadków lub wzrostów wykorzystania kanału. 
 
Sukcesor  (ang.  successor)  -  sąsiedni  router,  który  jest  używany  do  przesyłania  pakietów  i  stanowi  następnik 
najkorzystniejszej trasie do sieci docelowej. Adres IP sukcesora jest widoczny we wpisie tablicy routingu zaraz 
po słowie via. 
 
Dopuszczalna odległo

ść (ang. feasible distance, FD) - najniższa obliczona metryka trasy do sieci docelowej. 

Jest to metryka widoczna we wpisie w tablicy routingu jako druga liczba w nawiasie kwadratowym. Tak jak w 
przypadku innych protokołach routingu, nazywana jest również metryką trasy. 
 
Dopuszczalny sukcesor (ang. feasible successor) - sąsiad, który ma wolną od pętli trasę zapasową do tej samej 
sieci  co  sukcesor  i  spełnia  warunek  dopuszczalności.  Może  być  traktowany  jako  zapasowy  router  następnego 
przeskoku, jeśli główny router następnego przeskoku (sukcesor) przestanie działać. 
 
Odległo

ść  ogłaszana  (ang.  reported  distance)  –  jest  metryką  łączną  dla  całej  trasy  do  sieci  docelowej,  którą 

router ogłasza swojemu sąsiadowi, aby poinformować go o koszcie do danej sieci. 
 
Warunek  dopuszczalno

ści  -  zostaje  spełniony  wtedy,  gdy  odległość  ogłaszaną  do  sieci  przez  sąsiada  jest 

mniejsza niż dopuszczalna odległość lokalnego routera do tej samej sieci docelowej. Ta ogłaszana odległość to 
po prostu dopuszczalna odległość sąsiada EIGRP do tej samej sieci docelowej.  
 

Module 10. Link-State Routing Protocols. 

 

Protokół  routingu  stanu  ł

ącza  (z  ang.  link-state  routing  protocol)  –  protokół,  za  pomocą  którego  routery 

wymieniają się informacjami o osiągalności innych sieci oraz kosztach lub metrykach do tych sieci. Informacje 
te odnoszą się do sieci dołączonych bezpośrednio i zawierają informacje o typie sieci oraz wszystkich sąsiednich 
routerach w tych sieciach. 
 
Algorytm  Dijkstra  lub  SFP  (Shortest  Path  First)  –  oblicza  długość  ścieżki  w  celu  znalezienia  drzewa 
opinającego o najkrótszych ścieżkach. Sumuje koszty na każdej drodze, od źródła do celu. 
 

background image

 

 

Protokół  hello  –  w  routerach  z  protokołami  routingu  stanu  łącza  służy  do  wykrywania  sąsiadów  na  swoich 
łączach.  Sąsiadem  jest  każdy  inny  router,  na  którym  działa  ten  sam  protokół  routingu  stanu  łącza.  Kiedy  dwa 
routery stanu łącza dowiadują się, że są sąsiadami, tworzą przyległość. Te małe pakiety hello w dalszym ciągu są 
wymieniane  pomiędzy  dwoma  przyległymi  sąsiadami,  co  pełni  funkcję  podtrzymywania  monitorowania  stanu 
sąsiada.  Jeśli  router  przestanie  odbierać  od  sąsiada  pakiety  hello,  uznaje,  że  sąsiad  ten  jest  nieosiągalny,  a 
przyległość zostaje przerwana. 
 
Pakiet  LSP  (z  ang.  Link-Stata  Packet)  -  pakiet  rozgłaszania  używany  przez  protokoły  stanu  łącza,  który 
zawiera informacje o sąsiednich węzłach i kosztach ścieżek. Służy do budowania mapy topologii i wyznaczania 
najlepszej  drogi  do  każdej  sieci.  W  przeciwieństwie  do  pakietów  hello,  nie  muszą  być  wysyłane  regularnie. 
Pakiet LSP musi zostać wysłany tylko:  

 

podczas  pierwszego  uruchomienia  routera  albo  po  włączeniu  procesu  protokołu  routingu  na  tym 
routerze, 

 

kiedy  zmieni  się  topologia,  co  obejmuje  także  wyłączenie  lub  włączenie  łącza,  albo  gdy  przyległość  z 
sąsiadem zostanie ustanowiona albo zerwana. 

 
Proces routingu stanu ł

ącza, w celu osiągnięcia stanu zbieżności:  

1.

 

Każdy  router  dowiaduje  się  o  własnych  łączach,  własnych  sieciach  dołączonych  bezpośrednio,  na 

podstawie stanu interfejsów, z uwzględnieniem adresu warstwy 3. 

2.

 

Każdy  router  jest  odpowiedzialny  za  poznanie  swoich  sąsiadów  w  sieciach  dołączonych  bezpośrednio, 

wymieniając pakiety hello z innymi routerami stanu łącza w sieciach dołączonych bezpośrednio. 

3.

 

Każdy  router  konstruuje  pakiet  LSP  zawierający  stan  każdego  bezpośrednio  dołączonego  łącza, 

rejestrując  wszystkie  istotne  informacje  o  każdym  sąsiedzie,  w  tym  jego  identyfikator,  typ  łącza  i  szerokość 
pasma.  

4.

 

Każdy router zalewowo wysyła LSP do wszystkich sąsiadów, którzy następnie zapisują odebrane LSP w 

bazie danych. Sąsiedzi następnie rozsyłają zalewowo LSP do swoich sąsiadów, aż wszystkie routery na danym 
obszarze odbiorą pakiety LSP. Każdy router składuje kopię każdego pakietu LSP od swoich sąsiadów w lokalnej 
bazie danych.  

5.

 

Każdy router używa bazy danych, aby skonstruować kompletną mapę topologii, i oblicza najlepszą trasę 

do każdej sieci docelowej.  
 
Stany ł

ącza (ang. link states)  - informacja o interfejsach routera, składa się z następujących elementów: 

 

adresu IP i maski podsieci interfejsu, 

 

typu sieci, na przykład Ethernet (rozgłoszeniowa) lub szeregowe łącze punkt-punkt, 

 

kosztu tego łącza, 

 

wszystkich sąsiednich routerów na tym łączu. 

 

Baza danych stanu ł

ącza (ang. link-state database) – tablica używana w OSPF, która reprezentuje topologie i 

stan łączy w systemie autonomicznym. 
 
Zalety protokołów routingu stanu ł

ącza, w porównaniu z protokołami routingu wektora odległości: 

 

Budowanie mapy topologicznej 

Protokoły  routingu  stanu  łącza  tworzą  drzewo  SPF,  czyli  mapę  przedstawiającą  topologię  sieci.  Protokoły 
routingu wektora mają tylko listę sieci, która zawiera informacje o koszcie (odległości) i routerach następnego 
skoku (kierunku) do tych sieci. Używając drzewa SPF, każdy  router może niezależnie ustalić najkrótszą drogę 
do każdej sieci.  

 

Szybka zbie

żność 

Po  odbiorze  pakietu  LSP  protokoły  routingu  stanu  łącza  natychmiast  rozsyłają  go  zalewowo  przez  wszystkie 
interfejsy  oprócz  tego,  na  którym  został  odebrany.  Router  używający  protokołu  routingu  wektora  odległości 
musi przetworzyć każdą aktualizację routingu i zaktualizować swoją tablicę routingu, zanim rozleje je z innych 
interfejsów  –  dotyczy  to  również  aktualizacji  wyzwalanych.  Protokoły  routingu  stanu  łącza  szybciej  osiągają 
stan zbieżności. Wartym wspomnienia wyjątkiem jest EIGRP. 

 

Aktualizacje wyzwalane zdarzeniami 

background image

 

 

Po początkowym rozlaniu pakietów LSP protokoły routingu stanu łącza wysyłają pakiet LSP tylko wtedy, kiedy 
w topologii zajdzie jakaś zmiana. Pakiet LSP zawiera jedynie informacje odnoszące się do łącza, którego zmiana 
dotyczy.  W  przeciwieństwie  do  niektórych  protokołów  routingu  wektora  odległości  protokoły  routingu  stanu 
łącza nie wysyłają aktualizacji okresowych.  

 

Projekt hierarchiczny 

Protokoły  routingu  stanu  łącza  takie  jak  OSPF  i  IS-IS  wykorzystują  koncepcję  obszarów  (z  ang.  area)  Wiele 
obszarów  tworzy  hierarchiczny  projekt  sieci,  umożliwiając  lepszą  agregację  tras  (sumaryzację)  oraz  izolację 
problemów z routingiem.  
Współczesne  protokoły  routingu  stanu  łącza  zostały  zaprojektowane  pod  kątem  zminimalizowania 
wykorzystania  pamięci,  procesora  i  szerokości  pasma.  Używanie  i  konfiguracja  wielu  obszarów  mogą 
zredukować  rozmiar  baz  danych  stanu  łącza.  Wiele  obszarów  może  również  ograniczyć  liczbę  informacji  o 
stanie łączy rozsyłanych zalewowo w domenie routingu przez wysyłanie pakietów LSP tylko do tych routerów, 
którym są potrzebne.  
 
Protokoły  routingu  stanu  łącza  z  reguły  wymagają  więcej  pamięci,  więcej  czasu  procesora,  a  czasami  również 
więcej  szerokości  pasma  niż  protokoły  routingu  wektora  odległości.  Wymagania  pamięciowe  wynikają  z 
używania  baz  danych  stanu  łącza  i  tworzenia  drzewa  SPF,  a  zalewanie  pakietów  stanu  łącza  może  mieć 
negatywny wpływ na dostępną w sieci szerokość pasma.  
 
Protokoły routingu stanu łącza to: 

 

OSPF (Open Shortest Path First)  

 

IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System) 

 

Module 11. OSPF 

OSPF  (Open  Shortest  Path  First)  -  bezklasowy  protokół  routingu  zapewniający  szybką  zbieżność  i 
skalowalność  -  poprzez  stosowanie  obszarów.  Obsługuje  wielościeżkowy  routing  o  najmniejszych  kosztach  i 
równoważenie obciążenia. Do obliczania metryki kosztu system Cisco IOS używa szerokości pasma. Odległość 
administracyjna ( priorytet) protokołu OSPF to 110. 
 
89 - wartość pola „Protokół” w nagłówku pakietu IP – oznacza  protokół OSPF 
224.0.0.5 lub 224.0.0.6 – adresy grupowe, na które ustawiony jest adres docelowy nagłówku pakietu IP 
01-00-5E-00-00-05  lub  01-00-5E-00-00-06  –  MAC  adresy  grupowe,  na  które  ustawiony  jest  MAC  adres 
docelowy w enkapsulowanej ramce ethernetowej 

 

Pakiety LSP dla protokołu OSPF: 
1.  Hello  –  służą  do  tworzenia  i  podtrzymywania  przyległości  z  innymi  routerami  OSPF.  Ogłaszają  parametry, 
które  muszą  zostać  uzgodnione  pomiędzy  dwoma  routerami,  aby  zostały  sąsiadami,  a  w  sieciach 
wielodostępowych (ang. multiaccess networks) takich jak Ethernet i Frame Relay wybierają router desygnowany 
(DR) i zapasowy router desygnowany (BDR). W większości przypadków pakiety hello OSPF są wysyłane jako 
komunikat  gru-powy  na  adres  zarezerwowany  dla  grupy  ALLSPFRouters,  224.0.0.5.  Używanie  adresu 
grupowego  pozwala  urządzeniu  zignorować  pakiet,  jeśli  na  jego  interfejsie  nie  włączono  przyjmowania 
pakietów OSPF. Dzięki temu oszczędzane są zasoby na urządzeniach bez protokołu OSPF.  
2. DBD – opis bazy danych (ang. database description), pakiet zawiera skróconą listę bazy danych stanu łącza 

routera  wysyłającego  i  jest  używany  przez  odbierające  routery  do  sprawdzania  lokalnej  bazy  danych  stanu 
łącza. Routery wymieniają te pakiety podczas nawiązywania relacji przylegania. 

3.  LSR  (z  ang.  Link-State  Request)  –  żądanie  routerów  odbierających  pakiet  DBD,  w  którym  mogą  zażądać 

dodatkowych informacji o dowolnym wpisie DBD. 

4. LSU (z ang. Link-State Update) – pakiety  aktualizacji, używane do  odpowiadania na  LSR i  do ogłaszania 

nowych informacji.  

5.  LSAck  (z  ang.  Link-State  Acknowledgement)  –  po  odebraniu  pakietu  LSU  router  wysyła  potwierdzenie 

LSAck, aby potwierdzić odbiór pakietu LSU. 

 
Zanim  dwa  routery  będą  mogły  utworzyć  przyległość  sąsiedzką  OSPF,  muszą  między  sobą  uzgodnić  trzy 

background image

 

 

wartości:  

 

interwał hello - informuje, jak często router OSPF wysyła swoje pakiety hello. Domyślnie pakiety hello 

OSPF  są  wysyłane  co  10  sekund  w  segmentach  wielodostępowych  i  punkt--punkt  oraz  co  30  sekund  w 
segmentach  nierozgłoszeniowej  sieci  wielodostępowej  (ang.  nonbroadcast  multiaccess,  NBMA),  na  przykład 
Frame Relay, X.25 lub ATM. 

 

czas  uznania  za  nieczynny  (ang.  dead  interval)  -  wyrażony  w  sekundach  okres,  przez  jaki  router 

będzie  czekał  na  odbiór  pakietu  hello,  zanim  zadeklaruje,  że  sąsiad  jest  nieczynny  (domyślnie  40  sekund,  a  w 
sieciach NBMA  120 sekund). Jeśli ten czas upłynie, zanim routery odbiorą pakiet hello, OSPF usuwa takiego 
sąsiada  ze  swojej  bazy  danych  stanu  łącza.  Router  rozsyła  zalewowo  informację  stanu  łącza  o  nieczynnym 
sąsiedzie ze wszystkich interfejsów, na których włączony jest protokół OSPF. 

 

typ sieci  

 
Dwa routery mog

ą nie utworzyć przyległości OSPF, jeżeli zdarzy się jedna z sytuacji: 

 

maski podsieci się nie zgadzają, co powoduje, że routery znajdują się w różnych sieciach, 

 

interwały hello lub czasy uznania za nieczynny OSPF nie zgadzają się, 

 

typy sieci OSPF są różne, 

 

polecenie network dla protokołu OSPF jest nieprawidłowe albo go nie ma. 

 
DR  (z  ang.  Designated  Router)  -  router  desygnowany  odpowiedzialny  za  aktualizowanie  –  poprzez  pakiety 
LSA  -  wszystkich  pozostałych  routerów  OSPF  (zwanych  DROthers),  kiedy  w  sieci  wielodostępowej  zajdzie 
zmiana.  Przez  co  zmniejsza  liczbę  relacji  przylegania  w  sieci  wielodostępowej  –  generowany  ruch  przez 
protokół routingu oraz wielkość bazy danych topologii są mniejsze. 
 
BDR  (z  ang.  Backup  Designated  Router)  –  zapasowy  router  desygnowany,  który  monitoruje  router  DR  i 
przejmuje jego rolę, jeśli ten ulegnie awarii. Ma drugi co do wielkości priorytet podczas procesu elekcji routera 
DR. 
 
DROthers  –  routery  w  sieci  OSPF,  nie  będące  DR  i  BDR.  Tworzą  one  pełne  przyległości  z  routerami  DR  i 
BDR,  ale  nadal  ustanawiają  sąsiedzkie  przyległości  z  pozostałymi  routerami  przyłączanymi  do  sieci.  Oznacza 
to,  że  wszystkie  DROther  w  sieci  wielodostępowej  nadal  odbierają  pakiety  hello  od  wszystkich  pozostałych 
DROther. W ten sposób dowiadują się o wszystkich routerach w sieci.  
 
Każdy  router  OSPF  utrzymuje  bazę  danych  stanu  łącza  zawierającą  wszystkie  ogłoszenia  LSA  odebrane  od 
pozostałych  routerów.  Kiedy  router  odbierze  wszystkie  ogłoszenia  LSA  i  zbuduje  swoją  lokalną  bazę  danych 
stanu łącza, OSPF używa algorytmu SPF (shortest path first) Dijkstry, aby utworzyć drzewo SPF. Drzewo SPF 
zostaje następnie wykorzystane do tego, aby zapełnić tablicę routingu IP najlepszymi drogami do każdej sieci. 
 
Obszar sieci (z ang. area) – logiczny zbiór segmentów sieci (opartych na protokołach) oraz przyłączonych do 
nich urządzeń, tworzących pojedynczy system autonomiczny. 
 
Obszar  OSPF  (ang.  OSPF  area)  -  grupa  routerów  mających  wspólne  informacje  o  stanach  łączy.  Wszystkie 
routery OSPF na tym samym obszarze muszą mieć w swoich bazach danych stanu łącza takie same informacje. 
W  tym  celu  routery  zalewowo  rozsyłają  poszczególne  stany  łączy  do  wszystkich  pozostałych  routerów  na 
obszarze.  Nazywa  się  to  jednoobszarowym  OSPF.  Jednak  można  skonfigurować  również  wiele  obszarów,  co 
daje  korzyści  tj.  mniejsze  bazy  danych  stanu  łącza  i  możliwość  izolowania  problemów  z  niestabilną  siecią  do 
jednego obszaru. 
 
Identyfikator  routera  OSPF  -  służy  do  unikatowej  identyfikacji  każdego  routera  w  domenie  routingu  OSPF, 
jest  to  po  prostu  adres  IP.  Konfiguruje  się  go  poleceniem 

router-id

.  Jeśli  identyfikator  routera  nie  jest 

skonfigurowany,  router  wybiera  najwyższy  adres  IP  swoich  interfejsów  pętli  zwrotnej.  Jeśli  nie  ma 
skonfigurowanych  interfejsów  pętli  zwrotnej,  router  wybiera  najwyższy  aktywny  adres  IP  jednego  ze  swych 
interfejsów  fizycznych.  Na  interfejsie  tym  protokół  OSPF  nie  musi  być  włączony,  to  znaczy  interfejs  ten  nie 
musi  pojawiać  się  w  poleceniach  network  dla  protokołu  OSPF.  Jednak  interfejs  musi  być  aktywny,  to  znaczy 

background image

 

 

musi być włączony.  
 
Ł

ącze  niestabilne  (ang.  flapping  link)  -  sieć,  która  cyklicznie  zmienia  stan  z  czynnego  na  nieczynny  i  na 

odwrót,  może  powodować,  że  routery  będą  ciągle  przeliczały  algorytm  SPF,  uniemożliwiając  osiągnięcie 
prawidłowego  stanu  zbieżności. Aby  zminimalizować  ten  problem,  router  po  odebraniu  pakietu  LSU,  a  przed 
wykonaniem algorytmu SPF opóźnia algorytm SPF. 
 
Opó

źnienie algorytmu SPF (z ang. SPF Schedule Delay) – opóźnienie obliczeń algorytmu SPF. Router przed 

wykonaniem algorytmu SPF odczekuje 5 sekund, aby router nie wykonywał go w kółko. Po realizacji algorytmu 
SPF router odczekuje 10 sekund, zanim wykona go ponownie. 
 
Wzór na obliczenie metryki w OSPF: 

metryka interfejsu = 10^8/szerokość pasma wyrażoną w b/s 

Wartość  szerokości  nie  wpływa  na  rzeczywistą  szybkość  łącza;  jest  jedynie  używana  przez  niektóre  protokoły 
routingu  do  obliczania  metryki  routingu,  po  to  żeby  w  tablicy  routingu  znajdowały  się  ścisłe  informacje  o 
najlepszej  drodze.  Używając  polecenia 

auto-cost  reference-bandwidth

  możemy  zmodyfikować 

szerokość pasma odniesienia. Jeśli musimy użyć tego polecenia, powinniśmy to zrobić na wszystkich routerach, 
aby metryka routingu OSPF pozostała spójna. 
 
W protokole OSPF zdefiniowano pięć typów sieci:  

 

punkt-punkt,  

 

wielodostępowe rozgłoszeniowe,  

 

wielodostępowa nierozgłoszeniowe (NBMA),  

 

punkt-wielopunkt,  

 

łącza wirtualne. 

 
Sie

ć  wielodostępowa  - sieć  z  więcej  niż  dwoma  urządzeniami  na  tym  samym  współdzielonym  nośniku,  które 

mogą  łączyć  się  i  komunikować  jednocześnie.  Ethernetowe  sieci  lokalne  to  wielodostępowe  sieci 
rozgłoszeniowe, ponieważ jedno urządzenie ma możliwość wysłania jednej ramki zaadresowanej do wszystkich 
urządzeń  w  sieci.  Jest  też  siecią  wielodostępową,  ponieważ  członkami  tej  samej  sieci  może  być  wiele  hostów, 
drukarek, routerów i innych urządzeń.  
 
Zalewanie LSA w wielodost

ępowych sieciach OSPF może powodować dwa problemy:  

 

tworzenie  wielu  przyległo

ści,  po  jednej  dla  każdej  pary  routerów  w  sieci  spowodowałoby  powstanie 

zbyt wielu przyległości. Doprowadziłoby to do nadmiernej liczby LSA przesyłanych pomiędzy routerami 
znajdującymi się w tej samej sieci. 

 

zalewowe  rozsyłanie  zbyt  wielu  LSA  może  stać  się  nadmierne.  Gdyby  każdy  router  w  sieci 
wielodostępowej  musiał  zalewowo  rozesłać  i  potwierdzić  wszystkie  odebrane  LSA  do  wszystkich 
pozostałych routerów w tej sieci, sieć zostałaby przeciążona. 

Rozwiązaniem umożliwiającym zarządzanie liczbą przyległości i zalewaniem LSA w sieci wielodostępowej jest 
router  desygnowany  (DR),  który  staje  się  punktem  zbierania  i  dystrybucji  wysyłanych  i  odbieranych  LSA. 
Wybierany  jest  również  zapasowy  router  desygnowany  (BDR)  na  wypadek  awarii  routera  DR.  Wszystkie 
pozostałe routery stają się DROthers (oznacza to, że nie są ani DR, ani BDR). Wybieranie routerów DR i BDR 
w sieciach punkt-punkt się nie odbywa. 
 
Wybory routerów DR i BDR 

 

DR – router z najwyższym priorytetem interfejsu OSPF. 

 

BDR – router z drugim co do wysokości priorytetem interfejsu OSPF.  

 

Jeśli priorytety interfejsów OSPF są równe, wybrany zostaje router z najwyższym identyfikatorem. 

Wybieranie routerów DR i BDR odbywa się zaraz po tym, jak pierwszy router, na którego interfejsie włączono 
protokół  OSPF,  stanie  się  aktywny  w  sieci  wielodostępowej.  Może  to  nastąpić  po  włączeniu  zasilania  routera 
albo po skonfigurowaniu polecenia network dla tego interfejsu. Proces wyboru trwa zaledwie kilka sekund. Jeśli 
jeszcze  nie  wszystkie  routery  w  sieci  wielodostępowej  zostały  uruchomione,  istnieje  możliwość,  że  routerem 

background image

 

 

desygnowanym  zostanie  router  z  niższym  identyfikatorem.  Może  to  być  tańszy  router,  którego  uruchomienie 
trwało  krócej,  ale  który  niekoniecznie  poradzi  sobie  z  funkcjami  routera  DR.  Zamiast  pozwalać  wybierać 
routery  DR  i  BDR  na  podstawie  identyfikatorów,  lepiej  kontrolować  ten  proces  za  pomocą  wydawanego  w 
trybie konfiguracji interfejsu polecenia 

ip ospf priority

 
Router  brzegowy  systemu  autonomicznego  (ang.  Autonomous  System  Boundary  Router,  ASBR)  –  jest 
umieszczony między systemem autonomicznym OSPF, a inną siecią nie opartą na OSPF - z innym protokołem 
routingu. Znajduje się na obszarze OSPF typu nieszczątkowego (z ang. nonstub). W tej topologii pętla zwrotna 1 
(Lo1) reprezentuje łącze do sieci bez protokołu OSPF. 
 

Exam