Porównanie dwóch protokołów routingu OSPF vs IGRP PDF

Preview

Summary

projekt końcowy - Porównanie dwóch protokołów routingu OSPF vs IGRP
...

Description

Inżynieria Ruchu 2 – Projekt Temat: Porównanie dwóch protokołów routingu OSPF vs IGRP

1

SPIS TREŚCI: Zadanie teoretyczne: 1. Ogólna teoria. 1.1. Założenia projektowe. 1.2. Wstęp do protokołów routingu. 1.3. Wewnętrzne protokoły routingu. 1.4. Zewnętrzne protokoły routingu. 2. Protokół OSPF. 3. Protokół IGRP. 4. Porównanie teoretyczne protokołów OSPF i IGRP. Zadanie projektowe: 1. Narzędzia implementacyjne. 2. Scenariusze. 2.1. Badanie ruchu wygenerowanego w sieci testowej. 2.2. Badanie trasowania protokołów. 2.3. Badanie konwergencji protokołów. 3. Ogólne wnioski. 4. Bibliografia

2

Zadanie teoretyczne: 1. Ogólna teoria 1.1. Założenia projektowe Wykonanie projektu polegało na porównaniu dwóch protokołów routingu OSPF i IGRP przy pomocy programu do symulacji ruchu w sieci - Riverbed Modeler. Na podstawie uzyskanych symulacji zostały określone cechy charakterystyczne poszczególnych protokołów oraz różnice między nimi. Wnioski przedstawiają również spostrzeżenia i warunki w, których dany protokół routingu jest najbardziej wydajny i pożądany.

1.2. Wstęp do protokołów routingu Protokoły routingu (ang. routing protocols) - używane są do wymiany informacji o trasach pomiędzy sieciami komputerowymi, co pozwala na dynamiczną budowę tablic routingu. Tradycyjne trasowanie (ang. routing) jest bardzo proste, bo polega na wykorzystaniu tylko informacji o następnym "przeskoku" (ang. hop). W tym przypadku router tylko kieruje pakiet do następnego routera, bez uwzględnienia na przykład zbyt wielkiego obciążenia czy awarii na dalszej części trasy. Routing możemy podzielić na: • statyczny (ang. static routing) - trasy są wprowadzane ręcznie przez administratora, to administrator decyduje o trasach zainstalowanych w tablicy routingu routera.Routing statyczny wykorzystywany jest głównie: ● Małe sieci składające się z kilku routerów – łatwiej nam zastosować trasy statyczne gdyż przy mało rozbudowanych sieciach routing statyczny daje nam większe korzyści niż dynamiczny. ● Sieć jest zbudowana w topologii koncentratora (hub-and-spoke) czyli jest jeden centralny punkt do którego jest podłączonych wiele punktów zewnętrznych a droga do celu zawsze prowadzi przez punkt centralny. ● Przy łączności z ISP – wykorzystanie trasy domyślnej[5]. • dynamiczny (ang. dynamic routing) - możemy zdefiniować jako zestaw algorytmów odpowiedzialnych za wymianę informacji pomiędzy routerami tak by urządzenia te uzyskały pełny obraz topologii naszej sieci oraz by były w stanie wypełnić swoje tablice routingu co w konsekwencji przełoży się wybór najlepszych tras do sieci zdalnych.[2] Popularne protokoły routingu (routing protocol) to: ● RIP v1 (rzadko stosowany obecnie), ● IGRP (rzadko stosowany obecnie), ● RIP v2, ● EIGRP, ● OSPF, ● IS-IS, ● BGP, 3

Protokoły routingu robią dwie proste rzeczy: „Mówią światu, kim są sąsiedzi”, „Mówią sąsiadom, jak wygląda świat”.

1.3. Wewnętrzne protokoły routingu Wewnętrzne protokoły routingu (IGP ang. Interior Gateway Protocol) zwane również protokołami bramy wewnętrznej. Używane do wymiany informacji o trasach w pojedynczym systemie autonomicznym(grupa routerów i hostów stosujących wspólny IGP i zarządzanych przez jedną jednostkę (właściciela, administratora[3]). Przykłady: ● IGRP/EIGRP (Interior Gateway Routing Protocol), ● OSPF (Open Shortest Path First), ● RIP (Routing Information Protocol), ● IS-IS (Intermediate System to Intermediate System).

1.4. Zewnętrzne protokoły routingu Zewnętrzne protokoły routingu( EGP ang. Exterior Gateway Protocol) zwane protokołami bramy zewnętrznej, są używane do wymiany informacji o trasach pomiędzy różnymi systemami autonomicznymi. Przykłady: ● BGP (Border Gateway Protocol) zapewniający dodatkowe możliwości .

2. Protokół OSPF (ang. Open Shortest Path First) W wolnym tłumaczeniu: "otwórz/wybierz na początku najkrótszą ścieżkę”, jest to protokół routingu typu stanu łącza (ang. Link State). Protokół typu Interior Gateway Protocol (IGP) wykorzystywanym wewnątrz większych sieciach systemów autonomicznych OSPF określa najkrótszą ścieżkę do przeznaczenia przez system AS, wykorzystując algorytm, który umiejscawia router w tzw. „korzeniu drzewa”, kalkulując najniższy koszt do pożądanej lokalizacji (przeznaczenia). W związku z tym, każdy router ma inny wygląd topologii sieci, nawet jeśli otrzymują te same informacje link-state database[3]. Cechami protokołu OSPF są: ● routing wielościeżkowy, ● routing najmniejszym kosztem i równoważne obciążenia.

4

3. Protokół IGRP IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) jest protokołem wykorzystującym wektor odległości. Opracowany został przez firmę Cisco w latach 80. Protokół jest podobny do tych, wykorzystujących wektor odległości, np. RIP jednak posiada liczne usprawnienia. Jedną z najważniejszych zmian jest znacznie większy dopuszczalny rozmiar sieci. W protokole RIP najdłuższa ścieżka mogła mieć tylko 15 skoków, w protokole IGRP zwiększono tę wartość do 255 (domyślnie limit ustawiony jest na 100 skoków). W porównaniu z RIP znacznie zoptymalizowano format pakietu IGRP. Jest to protokół trasowania bramy wewnętrznej, będący jednym z protokołów sieciowych kontrolujących przepływ pakietów wewnątrz systemu autonomicznego (ang. Autonomous System AS) – części sieci tworzącej spójną całość. System autonomiczny to zbiór prefiksów (adresów sieci IP) pod wspólną administracyjną kontrolą, w którym utrzymywany jest spójny schemat trasowania.

4. Porównanie teoretyczne protokołów OSPF i IGRP. Tabela 1. Porównanie protokołów routingu – OSPF i IGRP. Właściwość:

IGRP

OSPF

Wewnętrzy/Zewnętrzny

Wewnętrzny

Wewnętrzny

Typ

Wektor odległości

Stan łącza

Podstawowa metryka

Przepustowość / opóźnienie

Koszt

Dystans administracyjny

100

110

Limit przeskoków

255 (domyślnie 100)

brak

Konwergencja

Wolna

Szybka

Czas aktualizacji

90 sekund

tylko w przypadku wykrycia zmiany (~30 minut)

Aktualizacja

Cała tablica

Tylko zmiany

Bezklasowy

Nie

Tak

Wspiera VLSM

Nie

Tak

Algorytm

Bellman-Ford

Dijkstra

Update adres Protokół i port

224.0.0.10 IP Protocol 9

224.0.0.5 (All SPF Routers) 224.0.0.6 (DR's and BDR's) IP Protocol 89

5

Zadanie projektowe: 1. Narzędzia implementacyjne. Do modelowania naszej sieci użyliśmy następujących obiektów w programie Riverbed Modeler:

Application Config: węzeł do ustawiania aplikacji sieciowych i symulowania wydarzeń takich jak przeglądanie stron internetowych (duże obciążenie).

Profile Config: węzeł służący do zarządzania aplikacjami. Profile w tym węźle są używane do generowania ruchu w warstwie aplikacji.

Failure Recovery: węzeł służący odzyskiwania połączenia po awarii.

do

modelowania utraty

i

100BaseT: przewód full duplex, reprezentujący standard szybkiej sieci lokalnej o prędkości przesyłu danych – 100 Mb/s. 100_Base_LAN: model sieci LAN połączonych ze sobą standardem szybkiej transmisji przesyłu danych -100 Mb/s tzw. FastEthernet.

SWITCH: Przełącznik (komutator) urządzenie łączące segmenty sieci komputerowej pracujące głównie w drugiej warstwie modelu ISO/OSI (łącza danych), jego zadaniem jest przekazywanie ramki między segmentami sieci z doborem portu przełącznika, na który jest przekazywana.[6] ROUTER: urządzenie sieciowe pracujące w trzeciej warstwie modelu OSI. Służy do łączenia różnych sieci komputerowych (różnych w sensie informatycznym, czyli np. o różnych klasach, maskach itd.), pełni więc rolę węzła komunikacyjnego. Na podstawie informacji zawartych w pakietach TCP/IP jest w stanie przekazać pakiety z dołączonej do siebie sieci źródłowej do docelowej, rozróżniając ją spośród wielu dołączonych do siebie sieci. [7]

6

HTTP server: model serwera WWW, obsługujący żądania protokołu komunikacyjnego http.

PPP DS1: 24 kanałowy interfejs cyfrowy o przepustowości 1.544 Mbit/s. PPP DS3: 672 kanałowy interfejs cyfrowy o przepustowości 44.736 Mbit/s.

2. Scenariusze 2.1. SCENARIUSZ 1: Badanie ruchu wygenerowanego w sieci testowej W tym scenariuszu została przeprowadzona symulacja obciążenia łącza przez badane protokoły IGRP oraz OSPF, podczas komunikacji pomiędzy sąsiednimi routerami oraz zbierania informacji to tablicy routingu.

Rysunek 1. Model sieci użyty do scenariusza.

7

Rysunek 2. Porównanie ruchu sieciowego przy użyciu protokołów IGRP i OSPF.

Rysunek 3. Porównanie ruchu sieciowego przy użyciu protokołów IGRP i OSPF na wspólnym wykresie. WNIOSKI Routery używające protokołu IGRP wymieniają się co 90 sekund całymi tablicami routingu (Wykres. 1) przez co w sieci istnieje ciągły ruch co można zauważyć na wykresie. OSPF zaś zmniejsza obciążenie łącza, ponieważ wymienia jedynie komunikaty np. „Hello” odpowiedzialne za nawiązywanie i utrzymywanie relacji sąsiedzkich (Wykres. 1). Protokół routingu OSPF znacząco mniej obciąża łącze, co można zauważyć na porównaniu (Wykres. 2). 8

2.2. SCENARIUSZ 2: Badanie trasowania protokołów W tym scenariuszu została przeprowadzona symulacja trasowania w małej i dużej sieci przy użyciu badanych protokołów IGRP i OSPF. Scenariusz zakłada symulacje podczas bezawaryjnej pracy routerów oraz podczas gdy jeden z routerów ulega awarii.

Rysunek 4. Topologia „małej” sieci - A, użyty do scenariusza

Rysunek 5. Topologia „dużej” sieci - B, użyty do scenariusza 9

Rysunek 6. Wybór trasy protokołu IGRP w „małej sieci A”

Rysunek 7. Wybór trasy protokołu IGRP w „małej sieci A” w przypadku awarii Routera 6.

10

Rysunek 8. Wybór trasy protokołu IGRP w „dużej sieci B”

Rysunek 9. Wybór trasy protokołu IGRP w „dużej sieci B” w przypadku awarii Routera 7 11

Rysunek 10. Wybór trasy protokołu OSPF w „małej sieci A”

Rysunek 11. Wybór trasy protokołu OSPF w „małej sieci A” w przypadku awarii Routera 6.

12

Rysunek 12. Wybór trasy protokołu OSPF w „dużej sieci B”

Rysunek 13. Wybór trasy protokołu OSPF w „dużej sieci B” w przypadku awarii Routera 7.

13

WNIOSKI Przebadane protokoły IGRP i OSPF wybierały identyczną trasę od routera źródłowego do routera przeznaczenia w przypadku małej sieci (Rysunek 4 i Rysunek 8), małej sieci z awarią jednego z routerów (Rysunek 5 i Rysunek 9) oraz dużej sieci z awarią jednego routera (Rysunek 7 i Rysunek 11). Wyjątkiem była trasa w dużej sieci, gdzie protokół IGRP wybrał trasę krótszą (5 przeskoków), ale korzystając z dwóch połączeń kabla PPP DS1 o mniejszej przepustowości (44.736 Mbit/s). Można więc dojść do wniosku, że oba protokoły mają podobne algorytmy wybierania trasy oparte o złożone parametry takie jak wyliczona szerokość pasma, obciążenie, opóźnienia i niezawodność łącza, z tym, że protokół OSPF wybiera trasę o najmniejszym koszcie.

2.3. SCENARIUSZ 3: Badanie konwergencji protokołów W tym scenariuszu została przeprowadzona symulacja sieci o topologii z Rysunku 5 w celu porównania konwergencji protokołów IGRP oraz OSPF. Konwergencja to zdolność routerów do szybkiego, jednolitego (dokonanego przez wszystkie routery) uzgodnienia optymalnych tras przesyłania informacji w sieci. Niedocenienie wagi szybkości tego procesu może spowodować, iż pojawią się drogi alternatywne (routing loops) powodujące nieprawidłową pracę sieci.[6]

Rysunek 14. Czas konwergencji dla protokołu IGRP

14

Rysunek 15. Czas konwergencji dla protokołów OSPF .

Rysunek 16. Czas konwergencji dla protokołów IGRP oraz OSPF - porównanie WNIOSKI Na wykresach widać wyraźną różnicę między konwergencją (czasem osiągnięcia zbieżności) protokołów IGRP oraz OSPF (Rysunek 16). Zgodnie z założeniami teoretycznymi zawartymi w tabeli porównawczej (Tabela 1), protokół OSPF wykazuje krótszy czas konwergencji niż protokół IGRP.

15

3. Wnioski ogólne Na podstawie przeprowadzonych scenariuszy można stwierdzić, że wyniki symulacji znajdują odzwierciedlenie w założeniach teoretycznych, które zostały przedstawione w tabeli powyżej (Tabela 1). Scenariusze wykazały, że protokół IGRP bardziej obciąża sieć, co może być niepożądane dla sieci o małej przepustowości, dodatkowo czas zbieżności w tym protokole jest dłuższy niż w protokole OSPF. Wyznaczanie trasy przez oba protokoły odbywa się podobnie, co świadczy o tym, że oba protokoły używają złożonych algorytmów wybierania trasy opartych o parametry takie jak wyliczona szerokość pasma, obciążenie, opóźnienia i niezawodność łącza. Protokoły IGRP i OSPF są do siebie podobne jednak coraz szerzej stosowany jest protokół OSPF, który wspiera technikę VLSM oraz pozwala na nielimitowaną ilość routerów w sieci, dzięki czemu jest szeroko wykorzystywany w przemyśle informatyczny.

4. Bibliografia [1] 07-01-2018, Przełącznik sieciowy, https://pl.wikipedia.org/wiki/Prze%C5%82%C4%85cznik_sieciowy [2] 07-01-2018, Informacje o protokołach routingu, http://www.cs.put.poznan.pl/ksiek/sk/routing.html [3] 07-01-2018, Strona internetowa z pomocą do obsługi programu Riverbed Modeler, https://splash.riverbed.com [4] 07-01-2018, Routing Protocol Comparison, http://www.routeralley.com/guides/routing_protocol_comparison.pdf [5] 09-01-2018, Opis protokołów routingu, http://slow7.pl/sieci-komputerowe/item/42-co-w-sieci-siedzi-routing-statyczny [6] 09-01-2018, Pojęcie konwergencji http://www.wiakom.pl/pdf/036.pdf

16...