Proseminar ------------------------------- Routing Information Protocol Open Shortest Path First Martin Bauer 15.01.2008 Universität Freiburg.

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1 Proseminar Routing Information Protocol Open Shortest Path First Martin Bauer Universität Freiburg

2 Gliederung Grundlagen Router Information Protocol (RIP)
Bellman-Gleichung Bellman-Ford-Algorithmus Spezifikation Count-to-Infinity Open Shortest Path First (OSPF) Dijkstra Algorithmus Zusammenfassung Universität Freiburg

3 Autonomes System Zusammenschluss zu einem logischen Netzwerk
Verwaltung durch Interior Gateway Protocols (IGP) Verantwortungsbereich einer einzigen Organisation Universität Freiburg

4 Routing Tabelle Ermittlung von Ziel-Host/-Router zu IP-Adresse
dynamische vs. statische Einträge Destination Netmask Gateway Interface Metric eth1 12 ... … 1 * eth0 eth2 Universität Freiburg

5 Kürzeste Pfade in Graphen
Netzwerke werden als Graphen interpretiert ist ein Graph mit und Kanten sind ungerichtet Kanten besitzten Kostenfunktionen: Kürzester Pfad ? Bellman-Ford-Algorithmus. x y Universität Freiburg

6 Bellman-Gleichung v x y
kürzeste Distanz von Startknoten x zu Ziel y über Nachbarknoten v Distanzkosten: Beispiel: v 1 4 x y 5 Universität Freiburg

7 Distanzvektoren Distanz-Vector Routing Algorithmen
Knoten kennen nur einen Teil des Netzwerks Knoten lernen stetig hinzu Erweiterung der Bellman-Gleichung um Distanzvektor: Universität Freiburg

8 Bellman-Ford-Algorithmus (0)
Initialization: for all destination y in V: /* if y is not neighbour than /* for each neighbour v for all destinations y in V send distance vector to v Loop wait (until I see link cost change to some neighbour v or until I receive a distance vector from some neighbour v) for each y in V: if Dx(v) changed for any destination y send distance vector to all neighbours forever Universität Freiburg 8

9 Bellman-Ford-Algorithmus (1)
Beispiel: y 2 1 x z 7 Universität Freiburg 9

10 Bellman-Ford-Algorithmus (2)
Beispiel: Initialisierungsphase x in t0 nach x y z von 2 7 ∞ y in t0 nach x y z von ∞ 2 1 z in t0 nach x y z von ∞ 7 1 y 2 1 x z 7 Universität Freiburg 10

11 Bellman-Ford-Algorithmus (3)
Beispiel: x in t0 nach x y z von 2 7 ∞ y in t0 nach x y z von ∞ 2 1 z in t0 nach x y z von ∞ 7 1 y 2 1 x z 7 x in t1 nach x y z von 2 3 1 7 y in t1 nach x y z von 2 7 1 z in t1 nach x y z von 2 7 1 3 Universität Freiburg 11

12 y x z Beispiel: 2 1 7 x in t0 nach x y z von 2 7 ∞ y in t0 nach x y z
2 7 ∞ y in t0 nach x y z von ∞ 2 1 z in t0 nach x y z von ∞ 7 1 Beispiel: x in t1 nach x y z von 2 3 1 7 y in t1 nach x y z von 2 7 1 z in t1 nach x y z von 2 7 1 3 y 2 1 x z 7 x in t2 nach x y z von 2 3 1 y in t2 nach x y z von 2 3 1 z in t2 nach x y z von 2 3 1 Universität Freiburg 12

13 Routing Information Protocol
Definition in RFC1058 Kostenfunktion zu Nachbarn konstant Maximal zulässige Kosten = 15 (16 Infinität) Beschränkung in Netzgröße auf Durchmesser 15 30 sekündliche Austausch der Distanzvektoren 7,5 Minuten für komplette Netzaktualisierung (=Konvergenz) Universität Freiburg

14 Count-to-Infinity x y z x y z x y z Problem: Count-to-Infinity
Lösung: Triggered Updates Änderungen sofort mitteilen Lösung: Split-Horizont-Verfahren (SHV) Pfadinformation darf nicht über das gleiche Interface gesendet werden, über dass es erlernt wurde. Lösung: SHV mit Poisoned Reverse Reset der Verbindung auf beiden Knoten und lerne neu x y z 1 1 x ß y z 16 1 x ß y z 16 1 Universität Freiburg

15 Anatomie eines RIP-Datagram
UDP/520 Command = {request|response} IP Adresse = Zieladresse Version = {1|2} | command (1) | version (1) | must be zero (2) | | address family identifier (2) | | must be zero (2) | | IP address (4) | | must be zero (4) | | metric (4) | | Data… | | | RFC1058 Universität Freiburg 15

16 Eigenschaften von RIP geringer Rechenleistung notwendig interoperabel
ungenügende Skalierbarkeit (max. Hops) mangelhafte Konvergenzeigenschaften unzureichende Authentifikation (optional Klartextpassworte) Universität Freiburg 16

17 Open Shortest Path First Protocol
gehört zur Klasse der Link-State Routing Algorithmen jeder Knoten kennt vollständiges Netzwerk jeder Knoten sendet vollständige Routingtabelle an alle anderen Grundlage ist Algorithmus von Dijkstra Prinzip: v 2 1 x y 7 Universität Freiburg 17

18 Dijkstra-Algorithmus
Initialization N' = {x} for all nodes v if v is a neighbour of x then D(v) = c(x,v) else D(v) = infinity Loop find v not in N' such that D(v) is a minimum add v to N' update D(v) for each neighbour v of w and not in N': /* new cost to y is ether old cost to y or known least path cost to v plus cost from v to y */ until N' = N Universität Freiburg 18

19 Dijkstra-Algorithmus (0)
Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 19

20 Dijkstra-Algorithmus (1)
Beispiel: Initialisierungsphase 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 20

21 Dijkstra-Algorithmus (2)
Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 21

22 Dijkstra-Algorithmus (3)
Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 22

23 Dijkstra-Algorithmus (4)
Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 23

24 Dijkstra-Algorithmus (5)
Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 24

25 Dijkstra-Algorithmus (6)
Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 Universität Freiburg 25

26 Open Shortest Path First
variable Kostenfunktion Überwachung der Kosten zu Nachbarn (Link-State) durch HELLO Pakete Datenaustausch regelmässig durch (LSAdvertisment) Änderungen sofort übertragen (LSAnnounce) Implementierung durch eigenes Level-3 Protokoll (ID 89) Universität Freiburg

27 Features OSPF Multicast Sicherheit Designierter Router (DR) Topologie
eine Nachricht an mehrere Empfänger Sicherheit Authentifizierung Designierter Router (DR) ermöglicht zentrale Verteilung Topologie Universität Freiburg

28 Topologie Universität Freiburg

29 Literaturhinweise Computer Networking, A Top-Down Approach Featuring the Internet, von James F. Kurose, Keith W. Ross Algorithmen und Datenstrukturen, Thomas Ottmann, Peter Widmayer RFC1058 RIP RFC2453 RIPv2 RFC2328 OSPF On a Routing Problem in Quarterly of Applied Mathematics, R. E. Bellman 16(1)/1958. Brown University Network flow theory, L. R. Ford Paper P-923. The Rand Corporation, Santa Monica 1956 Universität Freiburg

30 Zusammenfassung & Fragen
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Universität Freiburg