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Il router
Caratteristiche degli algoritmi di routing
Classificazione degli algoritmi di routing
Tabelle di routing
Classful Routing
Classless Routing
Architettura del router

IL ROUTER

Il compito del router e' costituito da 2 attivita' principali :

  1. Determinazione del percorso ottimale

  2. Trasporto delle informazioni tra 2 reti diverse

Le reti (network) sono raggruppate in Autonomous System, cioè in gruppi di network controllati e gestiti da un'unica entità. Gli Autonomous System sono identificati tramite un numero intero, univoco a livello mondiale, assegnato dalla stessa autorità che rilascia gli indirizzi Internet. I router che instradano i messaggi all'interno dello stesso AS sono detti interior router, mentre quelli che instradano i messaggi tra AS diversi sono detti exterior router. Gli interior router possono scambiare informazioni di instradamento tramite un IGP (Interior Gateway Protocol) mentre gli exterior router utilizzano un EGP (Exterior Gateway Protocol). All'interno di un AS si usa lo stesso IGP su tutti i router.

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CARATTERISTICHE DEGLI ALGORITMI DI ROUTING

Gli algoritmi di routing si differenziano in base a diverse caratteristiche :

Ottimizzazione : è l'abilità dell'algoritmo a scegliere la strada migliore. La strada dipende dalla metrica (unità di misura per calcolare la lunghezza del percorso).

Semplicità : l'algoritmo deve essere funzionalmente efficiente con un minimo software e una bassa utilizzazione delle risorse hardware.

Robustezza : a fronte di guasti hardware, alto traffico, l'algoritmo deve continuare a lavorare.

Rapidita' di convergenza : quando ad esempio cade una network , i routers distribuiscono messaggi di aggiornamento di tale cambiamento a tutta la rete nel più breve tempo possibile perché in caso contrario si potrebbero verificare dei "routing loop".

Flessibilità : i routers devono adattarsi velocemente e accuratamente a una varietà di circostanze quali per esempio la caduta di una network : in questo caso i router devono scegliere il miglior percorso per tutti quei pacchetti che usavano la network caduta.

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CLASSIFICAZIONE DEGLI ALGORITMI DI ROUTING

Gli algoritmi di routing possono essere classificati per tipo:

Statici o dinamici : negli algoritmi statici le tabelle di routing che vengono memorizzate vengono compilate da una persona (Network Administrator) e i valori di tali tabelle non cambiano per nessun motivo fin quando il Network Administrator non li cambia, mentre negli algoritmi dinamici le tabelle vengono continuamente aggiornate e cambiate a seconda dei cambiamenti della rete (caduta di una network, inserimento di una network).

  A percorso singolo o multiplo : alcuni algoritmi supportano più percorsi per una stessa destinazione.

Gerarchici : se gerarchici alcuni router hanno funzioni diverse in quanto vengono suddivisi più nodi in gruppi logici chiamati domain, AS o aree e solo alcuni di questi router possono interagire con ulteriori router di altri domain, mentre altri possono interagire con router appartenenti allo stesso dominio.

Link State o Distance Vector : link state (conosciuto anche come shortest path first) trasferisce tutte le informazioni di routing a tutti i nodi : comunque ogni router invia solo la porzione di tabella che descrive lo stato dei suoi link. Gli algoritmi del tipo distance vector inviano tutta o parte della tabella ai soli router vicini. Quindi link state spedisce piccoli aggiornamenti a tutti, distance vector spedisce grossi aggiornamenti ma solo ai router vicini : i link state richiedono più risorse hardware necessarie (CPU e memoria) rispetto ai distance vector, ma sono meno propensi ai routing loop.

Metrica : per selezionare il miglior percorso gli algoritmi scelgono diversi criteri di scelta : per lunghezza del percorso, per affidabilità del link, per ritardo, per banda passante, per carico di rete. Tuttavia, gli unici due parametri universalmente accettati sono:

  HOPS: numero di salti effettuati, cioè il numero di IS attraversati lungo il cammino

  COSTO: somma dei costi di tutte le linee attraversate (il costo di una linea è inversamente proporzionale alla sua velocità)

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TABELLE DI ROUTING

Ogni router contiene una tabella di routing :se un pacchetto viene destinato al router questo dev'essere instradato. Come minimo ogni entrata nella tabella deve contenere due elementi:

  Un indirizzo di destinazione : il router può avere più di una route con la stessa destinazione.

  Il tipo d'indirizzo di destinazione : può indicare che la destinazione è direttamente collegata al router oppure può indicare l'indirizzo di un altro router, anche questo collegato direttamente alla rete (next-hop router).

Esistono due importanti procedure per determinare la destinazione migliore e dipendono dal modo di gestione degli indirizzi IP : classful o classless.

 

CLASSFUL ROUTING

L'indirizzo IP è rappresentato su 32 bit ed espresso in notazione decimale (per esempio 10.0.0.1). L' indirizzo è suddiviso in due parti : una è la network e l'altra è l'host. Esistono 3 classi di indirizzi (A, B e C) che dipendono dal numero di reti e di computer che si desidera avere.

La classe A è rappresentata con uno 0 nel primo bit : i primi 8 bits rappresentano il network number e i rimanenti gli host. Quindi si possono avere 128 reti e 16777216 host per rete con range 1÷126.host.host.host

0

Network

Host

Host

Host

                                                           0                                                          7                                                 15                                             23                                       31 

                                                                                                                                                   Classe A

 

La classe B è rappresentata con 10 nei primi 2 bit : i primi 16 bit rappresentano il network number e i restanti gli host. Quindi si possono avere 16384 reti e 65536 host per rete con range 128÷191.network.host.host

1

0

Network

Network

Host

Host

                                                           0                                                            7                                                 15                                             23                                     31 

                                                                                                                                                     Classe B

 

La classe C è rappresentata con 110 nei primi 3 bit : i primi 24 bit rappresentano la network number e i restanti gli host. Quindi si possono avere 2097152 reti con 256 host per rete con range 192÷223.network.network.host

1

1

0

Network

Network

Network

Host

                                                           0                                                                  7                                               15                                           23                                   31 

                                                                                                                                                         Classe C

 

La network mask è usata per separare la parte di rete dalla parte di host in un indirizzo IP. Ogni classe ha una sua naturale mask : la classe A ha 255.0.0.0, la B 255.255.0.0 e la C 255.255.255.0. separando la parte di rete con la parte di host, le maschere facilitano la creazione di subnet estendendo la parte di rete dell' indirizzo in quella host, riducendo così il numero di host.

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CLASSLESS ROUTING

Viene introdotta la Variable Length Subnet Mask (VLSM) che esprime il fatto che una rete possa essere configurata con differenti mask : quindi rendere più flessibile la suddivisione di reti in più sottoreti mantenendo un adeguato numero di host in ogni sottorete. Per esempio se abbiamo assegnato una classe C 192.214.11.0 e vogliamo suddividere la nostra rete in 3 sottoreti (subnets) con 100 host in una e 50 host nelle restanti due : teoricamente potremmo farlo perchè questa classe permette di avere al massimo 256 hosts. Abbiamo le seguenti possibilità per poter suddividere la rete:

   255.255.255.252 (64 subnets con 4 hosts ognuna)

   255.255.255.248 (32 subnets con 8 hosts ognuna)

   255.255.255.240 (16 subnets con 16 hoss ognuna)

   255.255.255.224 (8 subnets con 32 hosts ognuna)

   255.255.255.192 (4 subnets con 64 hosts ognuna)

   255.255.255.128 (2 subnets con 128 hosts ognuna)

Come si nota riusciamo a suddividere la nostra rete solo in 2 subnets con 128 hosts ognuna oppure in 4 subnets con 64 hosts ognuna. Con l' utilizzo della VLSM posso usare due netmask diverse : e' possibile utilizzare la 255.255.255.128 per suddividerla in 2 subnets da 128 hosts ed infine la 255.255.255.192 per suddividere le altre: in totale si avrebbero 4 subnet.

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ARCHITETTURA DEL ROUTER

Nel disegno sotto illustrato e' riportata la tipica architettura di un router: 

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