4. Dynamisk routing

Dynamiska routing-protokoll hjälper routrar att automatisera vägvals beslutsprocessen och dirigering av nätverkstrafik. Routing-protokoll implementeras i en router i syfte att automatiskt och dynamiskt hantera routing-information som hjälper till att paket kan ta sig fram till sina destinationer.

Varje väg till en destination har en viss kostnad och paketen kan ta sig till destinationen genom flera vägar. För att avgöra vilken väg som är bäst beräknas alla möjliga vägars totala kostnad (även benämnd metric). Olika protokoll använder olika metoder och parametrar för att definiera en vägs kostnad. Till exempel vissa routing-protokoll använder antal routrar ett paket tar sig genom, andra protokoll tar hänsyn till bandbredd, bandbreddsutnyttjande och administrativ kostnad.

Med dynamiska routing-protokoll annonserar routrar egna anslutna nätverk i förväntan att andra intilliggande routrar gör det samma. Kostnaden är vanligtvis noll till direkt anslutna nätverk, men alla andra nätverk har högre kostnader.

Classful och classless dynamiska routing-protokoll

Dynamiska routing-protokoll kan indelas i classful och classless. Ett Classful dynamiska routing-protokoll grundar sitt funktion i standard klasser A, B och C. Dessa protokoll, till exempel RIPv1, ser inte andra nätverk än /8, /16 och /24. När ett classful nätverk delas upp i flera delnät grupperas dessa och andra kontinuerliga nätverksadresser som klass A, B eller C. En uppsamling av nätverksadresser kallas på engelska route summarization eller route aggregation, inklusive IP aggregation.

När flera nätverksadresser/destinationsadresser grupperas och representeras med en enda nätverksadress minskar mängden av information i routing-tabellen, därmed minskar information i uppdateringar. Nackdelen med route aggregation är att det är svårare för routrar att hitta specifika alternativa route associerade med destinationen.

Interna och externa routing-protokoll

Dynamisk routing-protokoll brukar grupperas i de som används intern i varje nätverk och de som används mellan nätverk.

De interna routing-protokoll används inom stora nätverk eller Autonomt System. Interna routing-protokoll  kallas Interior Gateway Protocol (IGP).

Bild 3: Dynamiska routing-protokoll

Interna dynamiska routing-protokoll kan också indelas i Distansvektor (Distance Vector) och länkstatus (Link State). RIPv1 och IGRP är distansvektor routing-protokoll som fungerar i classful sätt. RIPv2, och EIGRP är distansvektor routing-protokoll som fungerar i classless sätt. OSPF och IS-IS är länkstatus routing-protokoll. OSPF är ett classless routing-protokoll.

De externa routing-protokoll används emellan stora Autonomt System (autonomous system). Dessa routing-protokoll kallas Exterior Gateway Protocol (EGP).

Ett Autonomt System kan uppfattas som en samling av flera nätverk. Samlingen identifieras med ett nummer ASN eller Autonomous Systems Number som administreras av IANA. Detta nummer genereras med 16-bitar (65 536 stycken), men en ny 32-bitars är under utveckling eftersom ASN är på väg att ta slut. Ett svensk AS nätverk är WINEASY.

Det finns två typer av AS nätverk

  • Publika
  • Privata (från 64512 till 65535)

IGP är routing-protokollet som användes för att dirigera datatrafiken mellan grupperade nätverk inom AS nätverket. Däremot EGP är routing-protokollet som används för kommunikation mellan AS nätverk. BGP är ett routing-protokoll som fungerar i enlighet med EGP (samlingsnamn). Normalt använder internet leverantörer BGP för kommunikation emellan.

 

Bild 3: IGP vs EGP

Syfte med dynamiska routing-protokoll

Syftet med dynamiska routing-protokoll är att routrar själva upptäcker avlägsna nätverk genom att växla routing-information med varandra. Med information om hur dessa nätverk nås kan routrar bygga upp en uppdaterade nätverkstopologi och registrera informationen i routing-tabellen. En uppdaterad routing-tabell underlättar valet av bästa vägen till destinationer.

Dynamiska routing-protokoll består av följande komponenter:

  • Datastruktur – information organiserad i tabeller och aktiva i RAM minnet.
  • Algoritmer – En lista med kalkyler och instruktioner som räknar ut bästa vägen till destinationen.
  • Routing-protokoll meddelande – diverse typer av meddelande som routrar använder sig av, exempelvis för att dela information om nya vägar till destinationer eller ändringar.
Bild 4: Dynamiska routing-protokoll för stora nätverk

Dynamiska routing-protokoll hjälper nätverksadministratören att övervinna de krävande administrationsprocesser i vilka konfigureras och underhålls statiska route. Till exempel 28 ihopkopplade routrar var och en med flera interfaces kopplade till egna lokala nätverk. Ett sådant nätverk genererar många route som inte kan hanteras enbart med statiska route. Vad händer när en länk går ner? Hur ser ni till att redundanta route finns?

När stora nätverk administreras:

  • Dynamisk routing är det vanligaste valet för stora nätverk.
  • Distansvektor routing-protokoll inkluderar RIP, IGRP och EIGRP.

Så här fungerar dynamiska routing-protokoll

Alla routing-protokoll har samma syfte, lära sig route för att komma åt avlägsna nätverk och snabbt anpassa sig till ändringar i nätverkstopologier.

Bild 5: Routing uppdateringar

Metoden för att åstadkomma till syftet varierar beroende på specifika protokoll. Men generellt fungerar alla dynamiska routing-protokoll som följande:

  • Routrar skickar och tar emot meddelande ut genom deras interface
  • Routrar som använder samma routing-protokoll delar med varandra routing-information
  • Routrar hjälper varandra för att lära sig om avlägsna nätverk
  • När en router detekterar någon ändring i nätverkstopologin meddelar detta till alla närliggande routrar så att dessa routrar vidarebefordrar samma meddelande till andra routrar.

Några begrepp

Vissa begrepp skrivs här på engelska för att inte tappa bort innebörden. Till exempel ordet route kan översättas till väg och “path selection” till vägval, men innebörden är inte det samma som på engelska.

Routing-protokoll egenskaper

Routing-protokoll har specifika egenskaper som visas vid vägval eller “path selection”

  • Konvergenstid – den definierar hur snabbt routrar informerar ändringar i sin nätverkstopologin till närliggande routrar och hur snabbt grannarna anpassar sig till ändringarna. Långa konvergenstider kan exempelvis leda till att routing loopar uppstår när routing information i routing-tabeller inte uppdateras i tid. Det är just detta som avgör valet av routing-protokoll
  • Skalbarhet – det avgör nätverkets storlek grundad i  hur stor mängd av routing information som protokollet kan hantera och distribuera.
  • Classless eller classful routing – Classless routing-protokoll inkluderar nätmask i uppdateringar. Classless routing-protokoll stöder varierande längd på nätmasken (VLSM) och bättre route summering. Classful routing-protokoll inkluderar inte nätmask i uppdateringar.
  • Resursanvändning – Resursanvändning omfattar kraven på en routers hårdvara såsom minne, CPU-användning, och bandbreddsanvändning. Routerns prestation påverkas av routing protokollen eftersom vissa av de kräver mer resurser än andra. Högre resursbehovet resulterar i mer kraftfull hårdvara för att stödja driften av routing-protokoll utöver packet överföringsprocesser.
  • Genomförande och underhåll – Genomförande och underhåll beskriver den kunskapsnivå som krävs för en nätverksadministratör att implementera och underhålla ett nätverk baserat på specifika routing-protokoll.