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Gliederung

Proseminar ------------------------------- Routing Information Protocol Open Shortest Path First Martin Bauer. Gliederung. Grundlagen Router Information Protocol (RIP) Bellman-Gleichung Bellman-Ford-Algorithmus Spezifikation Count-to-Infinity Open Shortest Path First (OSPF)

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  1. Universität Freiburg Proseminar -------------------------------Routing Information Protocol Open Shortest Path FirstMartin Bauer

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

  3. Universität Freiburg Autonomes System • Zusammenschluss zu einem logischen Netzwerk • Verwaltung durch Interior Gateway Protocols (IGP) • Verantwortungsbereicheiner einzigenOrganisation

  4. Universität Freiburg Routing Tabelle • Ermittlung von Ziel-Host/-Router zu IP-Adresse • dynamische vs. statische Einträge

  5. Universität Freiburg 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

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

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

  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 for each neighbour 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 15.01.2008 Universität Freiburg 8

  9. Bellman-Ford-Algorithmus (1) Beispiel: y 2 1 x z 7 15.01.2008 Universität Freiburg 9

  10. Bellman-Ford-Algorithmus (2) Beispiel: Initialisierungsphase y 2 1 x z 7 15.01.2008 Universität Freiburg 10

  11. Bellman-Ford-Algorithmus (3) Beispiel: y 2 1 x z 7 15.01.2008 Universität Freiburg 11

  12. Beispiel: y 2 1 x z 7 15.01.2008 Universität Freiburg 12

  13. Universität Freiburg 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)

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

  15. Anatomie eines RIP-Datagram UDP/520 Command = {request|response} IP Adresse = Zieladresse Version = {1|2} 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | command (1) | version (1) | must bezero (2) | +---------------+---------------+-------------------------------+ | addressfamilyidentifier (2) | | must bezero (2) | +-------------------------------+-------------------------------+ | IP address (4) | +---------------------------------------------------------------+ | must bezero (4) | +---------------------------------------------------------------+ | must bezero (4) | +---------------------------------------------------------------+ | metric (4) | +---------------------------------------------------------------+ | Data… | | | +---------------------------------------------------------------+ RFC1058 15.01.2008 Universität Freiburg 15

  16. Eigenschaften von RIP geringer Rechenleistung notwendig interoperabel ungenügende Skalierbarkeit (max. Hops) mangelhafte Konvergenzeigenschaften unzureichende Authentifikation (optional Klartextpassworte) 15.01.2008 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 15.01.2008 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 15.01.2008 Universität Freiburg 18

  19. Dijkstra-Algorithmus (0) Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 15.01.2008 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 15.01.2008 Universität Freiburg 20

  21. Dijkstra-Algorithmus (2) Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 15.01.2008 Universität Freiburg 21

  22. Dijkstra-Algorithmus (3) Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 15.01.2008 Universität Freiburg 22

  23. Dijkstra-Algorithmus (4) Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 15.01.2008 Universität Freiburg 23

  24. Dijkstra-Algorithmus (5) Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 15.01.2008 Universität Freiburg 24

  25. Dijkstra-Algorithmus (6) Beispiel: 5 w v 3 5 z 2 2 1 u 3 y x 2 1 1 15.01.2008 Universität Freiburg 25

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

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

  28. Universität Freiburg Topologie

  29. Universität Freiburg 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 http://tools.ietf.org/html/rfc1058 RFC2453 RIPv2 http://tools.ietf.org/html/rfc2453 RFC2328 OSPF http://tools.ietf.org/html/rfc2328 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

  30. Universität Freiburg Zusammenfassung & Fragen Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

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