ネットワーク技術 II

1. ネットワーク技術II 第10.2課 IPルーティングプロトコル http://www.info.kindai.ac.jp/NetEngII 38号館4階N-411 内線5459 takasi-i@info.kindai.ac.jp

2. ネットワーク層の役割 ルーティング

3. ルーテッドプロトコルとルーティングプロトコルルーテッドプロトコルとルーティングプロトコル • ルーテッドプロトコル • ルータによりルートを指定できるプロトコル • ネットワークを経由してデータを転送する • IP, IPX, AppleTalk, DECnet, XNS等 • ルーティングプロトコル • ルーティングを実現するプロトコル • データを転送する最適パスを選択する • RIP, IGRP, OSPF, EIGRP, BGP等

4. 5 7 7 8 5 0 2 90 大阪府東大阪市 小若江3-4-1 近畿大学 ルーテッドプロトコル • ルーテッドプロトコルは手紙の送り方 • 住所, 電話番号を書き切手を貼る • 送信元地域の郵便局が収集 • 宛先地域の郵便局に配信 • 宛先の郵便受けに配達 〒 郵便局 〒 郵便局 〒 〒

5. 5 7 7 8 5 0 2 90 大阪府東大阪市 小若江3-4-1 近畿大学 ルーテッドプロトコル • ルーテッドプロトコルが決めること • 郵便番号, 住所 • 封筒の大きさ • 住所を書く位置、切手を貼る位置 • 収集時刻, 配達時刻

6. ルーテッドプロトコルの機能 • ルータが宛先を決定し配送するのに充分な情報(アドレス)を提供 • パケットのフィールドの形式と用途を規定 (郵便の場合) • 郵送に必要な情報(郵便番号,住所)を提供 • 封筒の大きさ, 住所を書く位置, 切手を貼る位置等を規定

7. ルーティングプロトコル • ルーティングプロトコルは配送経路の決定 〒 郵便局 中部地方 中国地方

8. ルーティングプロトコル • ルーティングプロトコル(郵便)が決めること • 配送経路 • 最短経路 • 一番早く着く経路 • 一番安上がりな経路 • 空いている経路 〒 郵便局 〒 郵便局

9. ルーティングプロトコルの機能 • ルート情報を共有するメカニズムを提供 • 他のルータと交信しルーティング表を維持 (郵便の場合) • 道路の通行規制や渋滞等の情報を共有するメカニズムを提供 • 他の郵便局と連絡を取り配送経路を確定

10. IPとルーティング • IPはルーティングプロトコルの決定に基き最も効率的なルートを選択する ホストBへは 右上へ転送するのが速い ホストA ホストB

11. ルーティング表 192.168.1.0/24 172.17.0.0/16 シリアル0 シリアル0 イーサネット1 イーサネット1 10.0.0.0/30 イーサネット0 イーサネット0 192.168.2.0/24 172.16.0.0/16

12. ルータの機能 • ルーティング表の維持 • ネットワーク情報を他のルータに伝える • パケットの転送 • ルーティング表に従いパケットを適切なインタフェースにスイッチング (参考)スイッチの機能 • フレームの転送 • ARP表に従いフレームを適切なインタフェースにスイッチング

13. LAN MACアドレスに基づく レイヤ2スイッチング WAN IPアドレスに基づく レイヤ3ルーティング ルータとスイッチ

14. ARP表 198.150.11.163 FE-ED-F9-EF-ED-EC 198.150.11.166 FE-ED-F9-EF-65-FD 198.150.11.165 FE-ED-F9-EF-AB-87 198.150.11.45 FE-ED-F9-FE-44-AF 198.150.11.41 FE-ED-F9-FE-36-D8 イーサネット1 198.150.11.42 FE-ED-F9-FE-25-89 イーサネット2

15. ルーティング表 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

16. ルータとスイッチの機能比較

17. ルーティング手順 • ルーティング表作成 172.16.2.0/24 ルータ1 10.120.2.0/24 S0 E0 172.16.3.0/24 ルータ0 S1 ルータ2

18. ルーティング手順 • ルーティング表に従いパケット転送 172.16.2.0/24 To:172.16.2.25 ルータ1 10.120.2.0/24 To:172.16.3.187 S0 E0 172.16.3.0/24 ルータ0 S1 ルータ2

19. デフォルトルート • ルーティング表のどのルートにも合致しないパケットをルーティング • 一般には静的ルートで設定する • 宛先ネットワークアドレス 0.0.0.0 • サブネットマスク 0.0.0.0

20. WAN 192.168.1.0/24 192.168.3.0/24 192.168.2.0/24 0.0.0.0 /0 S1 デフォルトルート To : 165.23.76.3 172.16.0.0/16 E0 S1 S0 10.0.0.0/30 E1 172.17.0.0/16

21. ルーティング • 静的ルーティング • ネットワーク管理者がルータに手動で設定 • 動的ルーティング • ルーティングプロトコルがトポロジやトラフィックの変更に合わせて自動的にルート調整

22. 静的ルーティング • 管理者が各ルータに手動でルートを設定 • 宛先ネットワークごとに以下のどちらかを設定 • 出口のインタフェース • ネクストホップ(隣のルータ)のIPアドレス • ルータに直接接続しているネットワークは設定の必要無し

23. 直接接続なので設定の必要無し 静的ルーティング 10.0.0.2/30 172.16.0.0/16 S0 E0 192.168.1.0/24 S1 172.17.0.0/16 10.0.0.6/30 シリアル0 10.0.0.6

24. 静的ルーティングを使う場合 • デフォルトルート • 小規模なネットワーク • 宛先への経路が1つしか無い場合 • 電話回線等の常時接続ではない場合の回線を使う場合

25. 動的ルーティング • ルーティングプロトコルがトポロジやトラフィックの変更に合わせて自動的にルート調整 • 内部ゲートウェイプロトコル • RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS • 外部ゲートウェイプロトコル • BGP

26. 渋滞 通行止 徐行 ルートの決定 〒 郵便局 2t 50 80 500円 3m 30 40 4m 〒 郵便局

27. ルーティングメトリック • ルーティングプロトコルは様々なメトリックに基づいて最適パスを決定 • ホップ数 • 帯域幅 • 遅延 • 信頼性 • 負荷 • コスト 56Kbps 10μs 1544Mbps \1,000/月 \2,000/月 25μs

28. ルーティングプロセス

29. ルーティング表の情報 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

30. ルーティング表の情報 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 プロトコルタイプ エントリを作成した ルーティングプロトコル E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

31. ルーティング表の情報 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 出力インタフェース 宛先へデータを出力するインタフェース E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

32. ルーティング表の情報 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 ネクストホップ 宛先がルータに直接接続されているか 接続されていないならどのルータへ転送するのか E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

33. ルーティング表の情報 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 ルーティングメトリック ルーティングプロセスごとに使用するメトリックは違う RIPならホップ, IGRPなら帯域幅, 負荷, 遅延, 信頼度 E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

34. ネットワーク1 ネットワーク2 ネットワーク3 ルーティング表の維持 • ルータ同士が互いに通信してルーティング表が維持される ネットワーク1宛は ルータ2経由で ルータ1へ送ろう 僕にはネットワーク1,2,3が繋がっているよ ルータ3 ルータ1 ルータ2 ルータ4 僕の隣のルータ1に ネットワーク1,2,3が 繋がっているよ ルータ5

35. ルーティングプロトコルの必要性能 • 最適化能力 • 最適ルートを選択する能力 • 単純でオーバヘッドが小さい • CPU,メモリへの負荷が小さい • 堅牢性と安全性 • ハードの故障・高負荷・異常事態でも機能 • 柔軟性 • ネットワークの変化に素早く対応 • 高速なコンバージェンス(収束) • 全てのルータでルートの合意が高速

36. ルーティングメトリック

37. 内部ゲートウェイプロトコルと外部ゲートウェイプロトコル内部ゲートウェイプロトコルと外部ゲートウェイプロトコル • IGPs（Interior Gateway Protocols） • 自律システム内でルーティングするプロトコル • RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS等 • EGPs(Exterior Gateway Protocols) • 自律システム間をルーティングするプロトコル • BGP等 • 自律システム • 共通の管理ドメイン下にあるネットワーク

38. IGPs : RIP, IGRP EGPs : BGP 内部ゲートウェイプロトコルと外部ゲートウェイプロトコル 自律システム1 自律システム2

39. ルーティングプロトコルのクラス • ディスタンスベクタ • 各リンクへの距離・時間・方向(ベクトル)に基づいてルーティング • リンクステート • 各ルータでネットワークトポロジを構築

40. 東京へ ディスタンスベクタ • ディスタンスベクタは標識 • 各交差点に目的地の方向・距離・時間の情報 ↑京都20km 20分 →東京500km 7時間 ←岡山80km 90分 ↑長野70km 100分 →東京300km 4時間 ←大阪200km 3時間 愛知 大阪

41. 145.23.0.0 ディスタンスベクタ 145.23.0.0は 下へ1ホップ To:145.20.23.2 145.23.0.0は 右に接続 145.23.0.0は 右へ2ホップ

42. ディスタンスベクタの更新 23.0.0.0へは2ホップ 23.0.0.0へは S1から2ホップ 23.0.0.0へは1ホップ S0 S1 23.0.0.0/8 S2 23.0.0.0へは3ホップ

43. 東京へ リンクステート • リンクステートは道路地図(渋滞情報付) • 各交差点に道路網の情報 愛知 大阪

44. 145.23.0.0 リンクステート To:145.20.23.2 145.23.0.0は 右→下→右

45. ? ? ? ? ? ? リンクステートの更新 S0 S1 23.0.0.0/8 S2

46. ディスタンスベクタとリンクステート

47. 内部ゲートウェイプロトコル • 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)

48. ホップ0 ホップ1 (直接接続) ホップ1 ホップ0 ホップ2 RIP(Routing Information Protocol) • クラス : ディスタンスベクタ • メトリック : ホップ 135.202.0.0/16 ルータ1 ルータ2 10.0.0.0/30 E1 E1 205.23.25.0/24 S1 S1 E2 135.201.0.0/16 E2 S2 10.0.0.4/30 S1 E1 205.23.26.0/24 166.23.0.0/16

49. シリアル1 2 RIPのルーティング ホップ3 S0 S1 ホップ2 142.120.0.0/16

50. RIPの最大ルータ数 • 15ホップまで • 16ホップ以上はRIPではルーティング不可