INSTRADAMENTOINSTRADAMENTO IN INTERNET IN INTERNET

Micolucci Marianna

n.matr. 3028856

Univ. “G. D’ Annunzio”

Corso di “reti di calcolatori e sicurezza”

Prof. Bistarelli

2004/2005 CLEIS

SommarioSommario

Cos’è un ASCos’è un AS Algoritmi di instradamento intra AS (rip e Algoritmi di instradamento intra AS (rip e

ospf)ospf) Algoritmi di instradamento inter AS (bgp)Algoritmi di instradamento inter AS (bgp) Perché protocolli diversiPerché protocolli diversi

Protocolli di instradamentoProtocolli di instradamento

Funzione: determinare il percorso seguito da Funzione: determinare il percorso seguito da un datagram dalla sorgente alla destinazioneun datagram dalla sorgente alla destinazione

2 macroclassi : 2 macroclassi : protocolli all’interno di un AS (Rip, Ospf)protocolli all’interno di un AS (Rip, Ospf)protocolli tra AS multipli (Bgp)protocolli tra AS multipli (Bgp)

Sistema Autonomo : ASSistema Autonomo : AS

I router vengono aggregati in regioni: I router vengono aggregati in regioni: Un AS è Un AS è insieme di routers sotto un'unica insieme di routers sotto un'unica

amministrazione tecnica (sotto il controllo di un amministrazione tecnica (sotto il controllo di un unico ente)unico ente)..

Un "AS“ gestisce una propria "politica di routing" Un "AS“ gestisce una propria "politica di routing"

Ogni AS avrà uno o più router responsabili di Ogni AS avrà uno o più router responsabili di instradare I pacchetti all’ esterno ( Exterior instradare I pacchetti all’ esterno ( Exterior Router Gateway)Router Gateway)

a

b

b

aaC

A

Bd

A.a

A.c

C.bB.a

cb

c

Instradamento inter-AS e intra AS

nel gateway A.c

A.a, A.c, B.a, C.b sono router gareway

Porzione del percorso che usa il protocollo inter-AS

Porzione del percorso che usa il protocollo intra-AS

RIP: Routing Information ProtocolRIP: Routing Information Protocol

Protocollo Distance Vector le (informazioni Protocollo Distance Vector le (informazioni sono vettori di percorsi invece che sono vettori di percorsi invece che

distanze)distanze) Link a costo 1Link a costo 1

Max percorso=15 Max percorso=15 Scambio tabelle di instradamento (30 sec.)Scambio tabelle di instradamento (30 sec.)

Messaggio di replica del RIP (Avvisi)

Il router inoltre può:Il router inoltre può:

Modificare la sua Modificare la sua tabella locale di rilancio tabella locale di rilancio (es. dopo 180 sec non (es. dopo 180 sec non ha notizie da un vicino)ha notizie da un vicino)

Propagare informazione Propagare informazione ai vicini ai vicini

Richiedere Richiedere informazioni sul costo informazioni sul costo dei vicini verso una dei vicini verso una destinazione destinazione

messaggio di richiestamessaggio di richiesta

Command : può avere due valori (1 Command : può avere due valori (1 se è un messaggio di richiesta o 2 se se è un messaggio di richiesta o 2 se è messaggio di aggiornamento).   è messaggio di aggiornamento).  

Version : per indicare la versione del Version : per indicare la versione del protocollo. protocollo.

    Address Family Identifier : è Address Family Identifier : è sempre uguale a 2 per il protocollo sempre uguale a 2 per il protocollo IP IP

    IP Address : è l' indirizzo di IP Address : è l' indirizzo di destinazione può essere una rete o destinazione può essere una rete o una sottorete una sottorete

    Metric : è l' hop count e puo' Metric : è l' hop count e puo' assumere un valore compreso tra 1 e assumere un valore compreso tra 1 e 16. 16.

Campo Zeros Fornisce la Campo Zeros Fornisce la compatibilità verso protocolli compatibilità verso protocolli precedenti, inoltre può essere usato precedenti, inoltre può essere usato per riservare spazio per utilizzi per riservare spazio per utilizzi futuri. futuri.

Tutti i campi sono espressi come Tutti i campi sono espressi come interi a 32 bit che vengono trasmessi interi a 32 bit che vengono trasmessi in ordine di rete, ossia prima il byte in ordine di rete, ossia prima il byte piu' significativo. piu' significativo.

Address familyAddress family

IdentifierIdentifier

IP addressIP address

Must be zero Must be zero

Must be zero Must be zero

MetricMetric

Pacchetto RIP

command

Version

(=1)

Must be zero

Must be zero

RIP: come funzionaRIP: come funziona

Rete di destinaz. Router successivo N.hop verso la dest. w A 2

y B 2 z B 7

x -- 1…. …. ....

w x y

z

A

C

D B

Rotabella di routing di D

..

..

RIP: come funzionaRIP: come funziona

Rete di destinazione Router successivo N.di hop verso la dest. w A 2

y B 2 z B A 7 5

x -- 1…. …. ....Tabella di routing di D dopo l’ avviso di A

w x y

z

A

C

D B

Dest Succ. N.hops w - - x - - z C 4 …. … ...

Avviso dal router A

Cosa succede ai vari livelli?Cosa succede ai vari livelli?

Udp porta 520Udp porta 520 RIP è un protocollo dello strato dell’ RIP è un protocollo dello strato dell’

applicazione che funziona su UDPapplicazione che funziona su UDP

Fisico

Collegamento

rete tabelle di (IP) rilancio

Trasporto (UDP)

routed

Fisico

Collegamento

Rete (IP)

Trasporto (UDP)

routed

Tabelle di rilancio

OSPF: Open Shortest Path FirstOSPF: Open Shortest Path First

Protocollo basato sullo stato dei linkProtocollo basato sullo stato dei link Suddivisione della rete in parti indipendenti Suddivisione della rete in parti indipendenti

(aree) connesse attraverso la “backbone”(aree) connesse attraverso la “backbone”

ciascun router mantiene lo stesso database realizzato mediante lo scambio di messaggi LSA e calcola il cammino minimo da sé, verso ogni altro router appartenete alla medesima area, incluso il router che è connesso alla backbone

Il costo del protocollo è proporzionale al formato dell’ area e non della rete

Miglioramenti di OSPFMiglioramenti di OSPF

SicurezzaSicurezza Percorsi multipli con lo stesso costoPercorsi multipli con lo stesso costo Supporto per instradamento Multicast e Supporto per instradamento Multicast e

unicastunicast Supporto della gerarchia all’ interno del Supporto della gerarchia all’ interno del

dominio di un singolo routerdominio di un singolo router

Un AS OSPF può essere configurato in aree:

Sono all’ esterno della backbone ed eseguono solo l’ instradamento intra AS

ABR:Appartengono sia ad un area che alla backbone, almeno uno per ogni area

Eseguono l’ instradamento entro la backbone ma non sono router di bordo area

ASBR: Scambia informazioni di instradamento con router di altri AS

I router OSPF della stessa area condividono un database I router OSPF della stessa area condividono un database composto di record link state (LS). composto di record link state (LS).

4 tipi con header comune:4 tipi con header comune:

router, rete, sommario per rete ip, sommario per router di confine, router, rete, sommario per rete ip, sommario per router di confine, esterno esterno

Link_State_ID: identificativo dell’LSA scelto dall’Advertising Router, ma il significato preciso può variare a seconda di Type   Advertising Router: uno degli indirizzi IP del router (quello selezionato come OSPF_ROUTER_ID)     Sequence number: puo' variare tra 1-N e N-2, dove N = 231. Quando un router invia il primo LSA, il numero di sequenza sara' il numero negativo 1-N; questo numero verra' regolarmente incrementato per i successivi LSA.   Lenght: la totale lunghezza del record, inclusi i 20 bytes dell'header

ROUTER LINK ROUTER LINK ADVERTISEMENTADVERTISEMENT

Riporta informazioni su tutti i router adiacenti e Riporta informazioni su tutti i router adiacenti e le LAN cllegatele LAN cllegate

Propagato solo all’ interno dell’ areaPropagato solo all’ interno dell’ area

E: se il router è un Area Border Router (External)   B: se il router è un AS Boundary Router (Border)

NETWORK LINK ADVERTISEMNTNETWORK LINK ADVERTISEMNT

Generato dal Designed routered elenca tutti i Generato dal Designed routered elenca tutti i router presenti sulla LANrouter presenti sulla LAN

Network Mask: Netmask della rete di transito   Attached Router: Indirizzo IP di tutti i router che vi si affacciano sulla LAN Link_State_ID (dell’header LSA): è il corrispondente indirizzo IP dell’interfaccia del Designated Router collegata alla rete di transito

NETWORK SUMMARY LINK NETWORK SUMMARY LINK ADVERTISEMENTADVERTISEMENT

Generato da un area border router (diversi Generato da un area border router (diversi rispetto ad ogni area con cui è collegato)rispetto ad ogni area con cui è collegato)

E’ usato dagli ABR per riassumere e E’ usato dagli ABR per riassumere e propagare informazioni su un’ area.propagare informazioni su un’ area.

EXTERNAL LINKEXTERNAL LINK

Riportano le informazioni Riportano le informazioni relative a destinazioni relative a destinazioni esterne al dominio esterne al dominio

Sono generati dagli AS Sono generati dagli AS Border Router e vengono Border Router e vengono propagati a tutti i router propagati a tutti i router del dominio OSPF.del dominio OSPF.

Comprendono una Comprendono una destinazione per LSA destinazione per LSA (come i Summary Links).(come i Summary Links).

Campo LS Type = 5Campo LS Type = 5

I PROTOCOLLI IN OSPFI PROTOCOLLI IN OSPF

Hello ExchangeHello Exchange

FloodingFlooding

• Version: Indica la corrente versione di OSPF

•   Type: il tipo di pacchetto OSPF trasportato

•   Packet Lenght : numero di bytes del pacchetto

•   Router_ID: indirizzo IP scelto per identificare il router

•   Area_ID: numero che identifica univocamente l’area all’interno del dominio Un valore 0 identifica il backbone.

•   Checksum: calcolato sull'intero pacchetto

•   Authentication Type: Identifica l'algoritmo di identificazione

  0: No authentication   1: Simple authentication   2: Cryptographic authentication 

IL PROTOCOLLO "HELLO”IL PROTOCOLLO "HELLO” Verifica l’ operatività dei linkVerifica l’ operatività dei link viene trasmesso tra nodi vicini e mai propagatoviene trasmesso tra nodi vicini e mai propagato

Network Mask: netmask associata all’interfaccia da cui viene emesso il pacchetto   Hello Interval: comunica ogni quanti secondi viene emesso un pacchetto di Hello   Options: vengono definiti solo gli ultimi 2 bit   E: (router è in grado di inviare e ricevere route esterne)   T(il router è in grado di gestire il routing TOS)   Priority: serve per l’elezione del Designed Router e viene settato da management.   Dead_Interval: intervallo di tempo di validità dei pacchetti di Hello ricevuti.  DR, BDR: indirizzo del Designated Router   Neighbor: lista di router_ID da cui è stato ricevuto il pacchetto di Hello negli ultimi Dead_Interval secondiIL link è dichiarato operativo se i pacchetti possono scorrere in entrambe le direzioni ed  entrambi i router hanno lo stesso valore del bit E.

Il Protocollo ExchangeIl Protocollo Exchange

Quando due routers OSPF stabiliscono la Quando due routers OSPF stabiliscono la connessione su di un link punto a punto, devono connessione su di un link punto a punto, devono sincronizzare i propri database sincronizzare i propri database

La sincronizzazione iniziale avviene tramite il La sincronizzazione iniziale avviene tramite il protocollo "exchange"; di seguito sara' il protocollo protocollo "exchange"; di seguito sara' il protocollo flooding ad occuparsi di mantenere sincronizzati i flooding ad occuparsi di mantenere sincronizzati i database. database.

Il protocollo Exchange e' asimmetrico; il primo step Il protocollo Exchange e' asimmetrico; il primo step del protocollo consiste nel selezionare un "master" del protocollo consiste nel selezionare un "master" e uno "slave" e solo di seguito i due routers si e uno "slave" e solo di seguito i due routers si scambieranno la descrizione dei propri database scambieranno la descrizione dei propri database

Il router che vuole iniziare la procedura emette un Il router che vuole iniziare la procedura emette un pacchetto vuoto "Database Description e l’ altro pacchetto vuoto "Database Description e l’ altro router risponde emettendo un pacchetto DD di router risponde emettendo un pacchetto DD di "Acknowledgment“."Acknowledgment“.

Il primo router può quindi iniziare ad inviare le Il primo router può quindi iniziare ad inviare le descrizioni da lui possedute descrizioni da lui possedute

IL PROTOCOLLO "FLOODING"IL PROTOCOLLO "FLOODING" Il protocollo flooding viene utilizzato per diffondere (processo di forwarding) a tutta la rete il Il protocollo flooding viene utilizzato per diffondere (processo di forwarding) a tutta la rete il

nuovo stato di un link.nuovo stato di un link. Questi aggiornamenti vengono inviati, attraverso il pacchetto di "Link State Update", nel Questi aggiornamenti vengono inviati, attraverso il pacchetto di "Link State Update", nel

caso di:caso di:     un cambiamento di stato del linkun cambiamento di stato del link     allo scadere di un timer (normalmente 60 min)allo scadere di un timer (normalmente 60 min) Il pacchetto "Link State Update", che caratterizza il campo "Type" dell'header comune con Il pacchetto "Link State Update", che caratterizza il campo "Type" dell'header comune con

il valore 4il valore 4

Gli LSA del pacchetto Link State Update vengono normalmente riconosciuti, attraverso una conferma dell'avvenuta ricezione, con il pacchetto di Link State Acknowledgment, che caratterizza il campo "Type" dell'header comune con il valore 5

BGP: border gateway protocolBGP: border gateway protocolprotocollo di instradamento inter ASprotocollo di instradamento inter AS

Comunicazione solo tra router confinanti Comunicazione solo tra router confinanti (Pari BGP)(Pari BGP)

Scambio di informazioni sui percorsiScambio di informazioni sui percorsi Indirizzamento verso retiIndirizzamento verso reti AS identificati da un numero (ASN)AS identificati da un numero (ASN) Scambi di annunciScambi di annunci

Ogni router di frontiera rappresenta le Ogni router di frontiera rappresenta le destinazioni interne come se fossero destinazioni interne come se fossero

localilocali

Annuncio BGPAnnuncio BGPinviati da pari a pari con una connessione punto inviati da pari a pari con una connessione punto

puntopunto

Contiene indirizzo di rete di destinazioneContiene indirizzo di rete di destinazione

attributiattributi

Protocollo tcp porta 179

Le informazioni possono essere scambiate tra due AS solo se una sessione Le informazioni possono essere scambiate tra due AS solo se una sessione peering è attivapeering è attivaLa sessione peering è una connessione TCP tra i due ASLa sessione peering è una connessione TCP tra i due AS

attività del BGPattività del BGP

Ricezione di annunci sui percorsi da parte dei vicini Ricezione di annunci sui percorsi da parte dei vicini attaccatiattaccati

Filtraggio: gli annunci possono essere filtrati sulla base di: Filtraggio: gli annunci possono essere filtrati sulla base di: Una lista di prefissi validiUna lista di prefissi validi Una lista di numeri di AS Una lista di numeri di AS

Selezione del percorso secondo la politica di Selezione del percorso secondo la politica di instradamento (accordi commerciali, questioni legali, instradamento (accordi commerciali, questioni legali, preferenze locali)preferenze locali)

Invio di annunci sui percorsi ai viciniInvio di annunci sui percorsi ai vicini

I percorsi vengono immagazzinati nel RIB I percorsi vengono immagazzinati nel RIB (informazioni base di routing suddiviso come (informazioni base di routing suddiviso come

segue: segue: ADJ-RIB-INADJ-RIB-IN : contiene tutti i percorsi appresi : contiene tutti i percorsi appresi

da messaggi UPDATE, che vengono dati in da messaggi UPDATE, che vengono dati in input al processo decisionale. input al processo decisionale.

LOC-RIBLOC-RIB : contiene le informazioni di routing : contiene le informazioni di routing locale, cioè all'interno dell'AS, che il BGP locale, cioè all'interno dell'AS, che il BGP speaker ha selezionato in base alla politica speaker ha selezionato in base alla politica locale che viene stabilita dall'amministratore. locale che viene stabilita dall'amministratore.

ADJ-RIB-OUTADJ-RIB-OUT : contiene le informazioni di : contiene le informazioni di routing che il BGP speaker locale ha routing che il BGP speaker locale ha selezionato e che sono annunciate ai suoi selezionato e che sono annunciate ai suoi interlocutori (peers). interlocutori (peers).

Intestazione messaggi BGPIntestazione messaggi BGP Precede ogni messaggio BGP ed identifica il tipo di Precede ogni messaggio BGP ed identifica il tipo di

messaggiomessaggio Marker (16 byte): scelto in accordo tra le due parti per Marker (16 byte): scelto in accordo tra le due parti per

sincronizzare i messaggi. Questa funzione non è sincronizzare i messaggi. Questa funzione non è fornita da TCPfornita da TCP

Length (2 byte): lunghezza del messaggio tra 19 e Length (2 byte): lunghezza del messaggio tra 19 e 4096 byte4096 byte

Type: tipo di messaggio BGPType: tipo di messaggio BGP

Tipologie di messaggi BGPTipologie di messaggi BGP

OPEN: permette di stabilire un contatto OPEN: permette di stabilire un contatto con un pari con un pari

UPDATE: per annunciare un percorso UPDATE: per annunciare un percorso verso una data destinazioneverso una data destinazione

KEEPALIVE:per far conoscere ad un pari KEEPALIVE:per far conoscere ad un pari che il sender è attivoche il sender è attivo

NOTIFICATION: quando viene rilevato un NOTIFICATION: quando viene rilevato un erroreerrore

OPENOPEN Utilizzato per aprire una connessione peerUtilizzato per aprire una connessione peer Il campo Hold specifica il massimo numero di secondi tra due Il campo Hold specifica il massimo numero di secondi tra due

messaggi successivimessaggi successivi Un router bgp è caratterizzato dall’asn e da un indentificatore Un router bgp è caratterizzato dall’asn e da un indentificatore

unico a 32 bit che deve usare per tutte le connessioni peeringunico a 32 bit che deve usare per tutte le connessioni peering

Parametri opzionali: ad esempio per l’autenticazioneParametri opzionali: ad esempio per l’autenticazione

OPENOPEN

Il router destinatario di un messaggio Il router destinatario di un messaggio OPEN risponde con un KEEPALIVEOPEN risponde con un KEEPALIVE

Connessione aperta quando entrambi i Connessione aperta quando entrambi i router inviano un messaggio OPEN ed router inviano un messaggio OPEN ed un messaggio KEEPALIVEun messaggio KEEPALIVE

UPDATEUPDATE Announcement = prefix + Announcement = prefix + attributes valuesattributes values Annuncia nuove reti raggiungibili ed Annuncia nuove reti raggiungibili ed

eventualmente l’instradamentoeventualmente l’instradamento Annuncia reti precedentemente annunciate Annuncia reti precedentemente annunciate

non più raggiungibilinon più raggiungibili

KEEPALIVEKEEPALIVE

Verifica periodicamente la connessione Verifica periodicamente la connessione TCP tra entità peerTCP tra entità peer

Più efficiente rispetto ad inviare Più efficiente rispetto ad inviare periodicamente messaggi di periodicamente messaggi di instradamentoinstradamento

Intervallo KEEPALIVE ogni 1/3 di HOLD Intervallo KEEPALIVE ogni 1/3 di HOLD time, mai inferiore a 1 sec.time, mai inferiore a 1 sec.

NOTIFICATIONNOTIFICATION

Controllo o segnalazione erroriControllo o segnalazione errori BGP invia un messaggio di notifica e BGP invia un messaggio di notifica e

chiude la connessione TCP chiude la connessione TCP Errori:Errori:

Errore nell’intestazione del messaggioErrore nell’intestazione del messaggio Errore nel messaggio OPENErrore nel messaggio OPEN Errore nel messaggio UPDATEErrore nel messaggio UPDATE Timer di attesa scadutoTimer di attesa scaduto Fine (connessione terminata)Fine (connessione terminata)

Due routers BGP neighbors inizialmente si Due routers BGP neighbors inizialmente si scambieranno le intere routing tables, dopodichè scambieranno le intere routing tables, dopodichè solo le modifiche attraverso messaggi solo le modifiche attraverso messaggi UPDATEUPDATE. .

Dopo la connessione il primo messaggio ad Dopo la connessione il primo messaggio ad essere spedito è quello OPEN che l'interlocutore essere spedito è quello OPEN che l'interlocutore

confermerà con un messaggio KEEPALIVE. I confermerà con un messaggio KEEPALIVE. I messaggi KEEPALIVE sono trasmessi messaggi KEEPALIVE sono trasmessi periodicamente per mantenere attiva la periodicamente per mantenere attiva la

connessione. Il messaggio NOTIFICATION connessione. Il messaggio NOTIFICATION viene trasmesso quando si rileva un errore nella viene trasmesso quando si rileva un errore nella

trasmissione o per speciali condizioni. trasmissione o per speciali condizioni.

Riassumendo il BGP…Riassumendo il BGP…

PERCHE’ DUE TIPI DI PERCHE’ DUE TIPI DI PROTOCOLLO ?PROTOCOLLO ?

PoliticaPolitica ScalaScala PrestazioniPrestazioni

AS2 (OSPF

intra-AS routing)

AS1 (RI P intra-AS

routing) BGP

AS3 (OSPF intra-AS

routing)

BGP

R1 R2

R3

R4

R5