Example of the task

(1)

Example of the task

The following computer network, that uses link-state routing protocol, is described using neighborhood

tables of the routers:

1. Draw the topology of the computer network that matches the routing information from the

neighborhood tables

2. Show how Dijkstra’s algorithm is executed in this network (node A is the starting node)

Knoten A Knoten B Knoten C Knoten D Knoten E

B 4 A 4 A 6 B 10 C 3

C 6 C 3 B 3 C 9 D 4

D 10 D 9 E 4

E 3

(2)

Solution (1)

SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze ‐ Internetworking 36

Knoten A Knoten B Knoten C Knoten D Knoten E

B 4 A 4 A 6 B 10 C 3

C 6 C 3 B 3 C 9 D 4

D 10 D 9 E 4

E 3

(3)

Solution (2)

Schritt A B C D E

c m pre c m pre c m pre c m pre c m pre

1 0 0 ‐ ∞ 0 ‐ ∞ 0 ‐ ∞ 0 ‐ ∞ 0 ‐

2 0 1 ‐ 4 0 A 6 0 A

3 4 1 A 6 0 A 14 0 B

4 6 1 A 14 0 B 9 0 C

5 13 0 E 9 1 C

6 13 1 E

(4)

Internet‐Routing

Konkrete Realisierungen im Internet

(5)

Anwendung dieser Verfahren im Internet?

Skalierbarkeit

Kommunikationsoverhead Speicheroverhead

Langsame oder keine Konvergenz

Administrative Autonomie Freie Wahl von Routing‐Protokollen

Verbergen von Netzinterna

(6)

Autonomous‐Systems (AS)

3c 3a

3b

1c 1a

1d

1b

2a

2c

2b

AS1

AS2 AS3

H1

H2 Gateway‐Router

H2 in AS2

Intra‐AS‐Routing

Beispiel: Routing Information Protocol (RIP) Beispiel: Open Shortest Path First (OSPF)

Inter‐AS‐Routing Border Gateway Protocol (BGP)

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Internetworking

SS 2012 40

(7)

OSPF erlaubt zusätzliche Hierarchie in einem AS:

RIP und OSPF

Routing Information Protocol (RIP) = Distanzvektor‐Routing (ungewichtet) Open Shortest Path First (OSPF) = Link‐State‐Routing (gewichtet)

Area 1 Area 2

Area 3

Area‐Border‐

Router Backbone‐Router

Separates OSPF in Backbone und jeder Area

H1 H2 in Area 3

H2

Internal‐Router

(8)

BGP Grundlagen

3c

3a

3b 1c

1a 1d

1b

2a

2c

2b AS1

AS3 AS2

Ziel Pfad Next

x in AS1 AS1 3a‐1c

y in AS2 AS1‐AS2 3a‐1c

z in AS3 ‐‐ ‐‐

… Border Gateway Protocol (BGP) = Distanzvektor‐Routing (ungewichtet)… …

Aber: Distanzvektortabelle speichert komplette Pfade anstatt Distanzwert Aber: Distanzvektortabelle muss zusätzlich den ersten Hop speichern

Aber: Distanzvektortabellen werden nicht „unreflektiert“ ausgetauscht Aber: Zwei AS können durch mehrere Kanten verbunden sein

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Internetworking

SS 2012 42

(9)

BGP Policy

Kunden‐AS Provider‐AS W

B

X

Y

Beispielregeln:

1. Kunden‐AS darf nur Kommunikationsendpunkt sein 2. B möchte keinen Verkehr zwischen A und C tragen 3. A will niemals Verkehr über B leiten

Ziel Pfad

z in Y X‐C‐Y

Ziel Pfad

z in W B‐A‐W

Ziel Pfad

z in X A‐B‐X or A‐C‐X

A

C

(10)

Limitierter Adressbereich

(11)

Problemstellung

Mit den Standard‐IP‐Adressen lassen sich maximal 2³² = 4.294.967.296 ~ 4,3 Mrd.

Hosts adressieren.

Das ist schon alleine ein Problem weltweit alle gewöhnlichen Hosts mit einer eindeutigen Adresse zu versehen.

Darüber hinaus werden in Zukunft nicht nur gewöhnliche PCs am Internet angeschlossen sein, sondern beispielsweise auch:

• Mobiltelefone

• Fernseher

• und viele andere Geräte des täglichen Lebens

(12)

Ein Patch auf die Schnelle

Network‐Adress‐Translation (NAT)

• Lokalen Hosts werden temporär globale Adressen zugeordnet.

• In ausgehenden IP‐Paketen wird von der NAT‐Box die lokale Adresse mit der zugehörenden globalen Adresse ersetzt.

• In ankommenden IP‐Paketen wird von der NAT‐Box die globale Adresse mit der zugehörenden lokalen ersetzt.

Lokales Netz NAT‐Box

Verfügbare eindeutige globale Adressen:

171.69.210.246, ..., 171.69.210.252 Lokal eindeutige

Adresse:

10.0.1.5 H

IP‐Paket:

Quelle: 10.0.1.5

IP‐Paket:

Quelle: 171.69.210.246 Ins Internet

IP‐Paket:

Ziel: 10.0.1.5

IP‐Paket:

Ziel: 171.69.210.246

(13)

Ein wichtiges Thema von IPv6

Bisher haben wir IP Version 4 (kurz IPv4) betrachtet.

Es gibt Bemühungen das heutige Internet mit einer IP Version 6 (kurz IPv6) zu verbessern.

Ein wichtiger Punkt bei IPv6: stelle genügend Adressen zu Verfügung IPv6 definiert 128‐Bit‐Adressen. Damit können etwa

3,4 * 10³⁸

Hosts adressiert werden oder anders gesagt

655 570 793 348 866 943 898 599

Adressen pro Quadratmeter der Erde vergeben werden.

(14)

IPv6 addresses

• Extended to 128 bits

• No classes but there is subdivision between the types of addresses (specific use of addresses)

• Aggregatable Global Unicast addresses (1/8 of address space)

• Non IP networks

• NSAP addresses for ISO protocols

• IPX for Novell’s network layer protocol

• Local link use

• Site local use (not connected to the Internet)

• Multicast addresses

Source: Larry L. Peterson and Bruce S. Davie, „Computer Networks: A Systems Approach“, Edition 4, 2007.

(15)

Address notation (1)

• Standard representation in form of:

x:x:x:x:x:x:x:x

• Each x is hexadecimal representation of 16bit number

• Example of an address:

47CD:1234:5678:9090:AABB:4422:7878:9898

(16)

Address notation (2)

• Shortened notation (for multiple 0s):

47CD:0000:0000:0000:0000:0000:7878:9898

• Can be written as:

47CD::7878:9898

• IPv4 addresses are represented in the following way:

• For example: 128.72.22.11

• Is represented as:

::FFFF:128.72.22.11

(17)

Packet format

(18)

Transition from IPv4 to IPv6

• Current IPv4 networks big and decentralized

• No “flag day”

• IPv6 is gradually deployed and networks are allowed to use IPv4 and IPv6 standards

• IPv6 nodes should be able to communicate with to both type of hosts

• Dual stack operation

• IPv6 nodes run both IPv4 and IPv6 and then use one of those two standards according to Version field in the datagram

• Tunneling

• Works similar to already explained concept

• IPv4‐only networks encapsulate IPv6 packet inside one IPv4 header

(19)

Zusammenfassung und Literatur

(20)

Zusammenfassung

• Das Thema von Internetworking: wie konstruiert man ein großes Netz durch verbinden von vielen kleinen Netzen

• Hauptproblem: Heterogenität und Skalierbarkeit

• Lösung IP‐Protokoll: Best‐Effort‐Service, der von allen

aktuellen und möglichen zukünftigen Netztypen unterstützt werden kann

• Hauptaufgabe: Routing

– Interdomain‐Routing – Intradomain‐Routing

• Tradeoff zwischen Skalierbarkeit und Optimalität:

Skalierbarkeit durch hierarchische Organisation des Netzes auf Kosten von optimalen Pfaden

• Aktuelle Probleme:

– Adressverbrauch!

– (Routingtabellengrößen)

Grundlagen der Rechnernetze ‐ Internetworking 54

SS 2012

(21)

Literatur

[PetersonDavie2007] Larry L. Peterson and Bruce S. Davie,

„Computer Networks: A Systems Approach“, Edition 4, 2007.

4.1.2 Service Model

4.1.6 Host Configuration (DHCP) 4.1.7 Error Reporting (ICMP)

4.1.8 Virtual Networks and Tunnels 4.2.1 Network as a Graph

4.2.2 Distance Vector (RIP) 4.2.3 Link State (OSPF)

4.3.3 Interdomain Routing (BGP) 4.3.4 Routing Areas