Arhitecturi de rețea și tehnologii internet protocol de rutare RIPv2

1.Rezumat

Lucrarea de față descrie proiectarea și simularea unei rețele virtuale, utilizând mediul de simulare, Packet-Tracer. Cunoștintele necesare realizării lucrării, au fost aprofundate, prin întocmirea unei sinteze bibliografice în domeniul retelisticii. Datorită faptului că alegerea unui protocol de rutare, pentru a fi implementat într-o rețea reală, depinde foarte mult de detaliile fizice și topologice particulare ale fiecărei rețele în parte, este necesară realizarea unui studiu comparativ al protocoalelor în cauza, pe acea topologie particulară, într-un mediu de simulare.

În continuare este realizată o prezentare comparativă a algoritmilor de calcul, utilizați de către protocoalele de rutare „link state” și „distance vector”. Totodată se realizează aplicarea practică a acestor metode de calcul a rutelor posibile, în rețeaua creată.

Pentru o exemplificare cât mai bună a diferențelor dintre protocoalele de rutare interne, s-a ales implementarea unei topologii de tip „mesh”, deoarece aceasta poate furniza un număr mai mare de rute alternative, spre o destinație anume din rețea.

Pentru a imita o situație reală, au fost stabilite costuri diferite pe fiecare latură a rețelei. Se aplică pe rând cei doi algoritmi de calcul, Dijkstra (Shortest Path First) pentru a calcula tabelele de rutare pentru nodurile 1 și 4, și algoritmul Bellman-Ford pentru determinarea tabelei de rute completă.

Mai jos sunt prezentate, în mod comparativ, două protocoale de rutare internă, reprezentative pentru cele două clase de protocoale studiate. Din grupul de protocoale „link-state” a fost ales pentru exemplificare protocolul Open Shortest Path First (OSPF), care este astăzi, probabil cel mai utilizat protocol de rutare internă, în rețelele diferitelor organizații de pe glob. Acest protocol este caracterizat de faptul că transmite, în mesajele sale, informații despre interfețele direct conectate, împreună cu „descrierea” lor (tipul interfeței, adresa IP, masca de rețea, cost, s.a.). Reprezentativ pentru grupul de protocoale „distance-vector”, este protocolul Routing Information Protocol (RIP), care este și primul protocol de rutare dinamică, definit în anul 1988. Deși foarte multe s-au schimbat din acea perioadă, în domeniul comunicațiilor, acest protocol este utilizat la scară largă și astăzi în rețelele de dimensiuni mai mici.

Vom prezenta mediul de lucru utilizat la crearea acestei lucrări. Este prezentat în detaliu simulatorul Packet Tracer, la nivel de interfață și sunt descrise acțiunile utilizatorului în cadrul folosirii aplicației și opțiunile aflate la dispoziția acestuia. Packet Tracer este un simulator dezvoltat de Cisco Sistems și poate fi utilizat conform licenței, doar de către 4 studenții academiei Cisco Networking Academy.

Packet Tracer a fost creat cu scopul de a permite exersarea principiilor rețelisticii și dezvoltarea cunoștințelor privind configurarea și funcționarea echipamentelor în rețea .

2. Prezentarea protocoalelor de rutare:

2.1. Protocoale de rutare „link-state”

Protocoalele de tip link-state construiesc o bază de date cu întreaga topologie a rețelei și calculează drumul cel mai scurt pe baza unui algoritm de tip Dijkstra (SPF - shortest path first). Pentru actualizarea tabelelor de rutare se trimite într-o primă etapă întreaga tabelă de rutare către toate ruterele ce rulează același protocol de rutare, aceasta realizându-se prin folosirea în câmpul destinație a unei adrese logice de multicast specifice fiecărui protocol în parte. După această etapă de trimitere a tuturor informațiilor, numită și “flooding”, actualizările se vor efectua doar la apariția unei schimbări în topologie, iar pachetele de actualizare vor conține doar informații despre rutele modificate, acestă metodă de actualizare numindu-se actualizare incrementală.

Principala problemă a acestor protocoale este că fiecare dintre rutere va trebui să construiască arborele topologic, și apoi să extragă rutele ca drumuri optime în acest arbore, iar acest proces necesită resurse de memorie și procesor, adesea semnificative. În plus, efortul configurării unui protocol bazat pe starea conexiunii este adesea mult mai mare decât cel necesar pentru a configura un protocol bazat pe vectori de distanță. Cu toate acestea, datorită inițierii procesului de actualizare odată cu apariția modificărilor în topologie, precum și datorită folosirii adresării multicast, și deci a propagării informațiilor de actualizare în întreaga rețea, timpul de convergență pentru protocoalele link-state este semnificativ mai redus decât pentru cele distance-vector.

În clasa protocoalelor starea-legăturii intră: OSPF - Open Shortest Path First pentru rețelele IP, IS-IS - Intermediate System to Intermediate System pentru CLNS și IP, DNA Phase V protocol DEC, NLSP - NetWare Link Services Protocol protocol Novell.

2.2. Protocolul Open Shortest Path First (OSPF):

OSPF este un protocol standardizat, ajuns la versiunea 3 (RFC 2740). Versiunea 3 conține modificările aduse OSPF pentru a fi un protocol de rutare IPv6.

Este un protocol intern IGP , clasless (trimite masca retelei), de tip link-state, adică trimite în (unele din) mesaje sale informații despre linkuri (interfețe direct conectate) împreună cu “descrierea” lor (ex: tip, IP, NM, cost, sa). Aceste informații, obținute de la toate routerele din aceeași arie, alcatuiesc LSDB-ul (Link State DataBase).

Se folosește algoritmul Dijkstra (Edsger Dijkstra) sau SPF (Shortest Path First) pentru alegerea căilor optime, același ca si pentru protocolul ISO IS-IS.

OSPF folosește arii pentru reducerea resurselor hardware necesare (utile într-o interrețea de dimensiuni mari):

- Memorie RAM - dimensiunii LSDB si a RIB

- CPU - timp si resurse procesor necesare găsirii cailor optime prin analiza unui LSDB (mai redus)

- BW/RAM/CPU - reducerea numărului de mesaje OSPF trimise dintr-o arie în alta prin posibile sumarizări sau/si filtrari pe routerele ce separă ariile OSPF

- BW/RAM/CPU - prin reprezentarea informațiilor „dense‟ de rutare dintr-o arie (LSA 1 si 2) în altă arie prin LSA-uri de tip 3 - informații tip distance vector, ce necesită mai puține resurse CPU pentru analiză.