Úvod do smerovania a preposielania packetov

1. Úvod do smerovania a preposielania packetov Smerovacie protokoly – kapitola 1 Meno a priezvisko prezentujúceho

2. Obsah • Identifikovať smerovač ako počítač s OS a hardvérom určeným pre proces smerovania. • Základná konfigurácia zariadení a nastavenie adries. • Štruktúra smerovacej tabuľky. • Určovanie cesty a prepínanie packetov.

3. Smerovač ako počítač • základná úloha smerovača: • počítač špecializovaný na posielanie packetov cez dátové siete. • zodpovedný za prepájanie sietí výberom najlepšej cesty pre packet a preposielaním packetov k ich cieľu • predstavujú centrum siete • vo všeobecnosti majú 2 prepojenia: • WAN prepojenie (prepojenie k ISP) • LAN prepojenie

4. Preposielanie packetov • údaje sú posielané vo forme packetov medzi 2 koncovými zariadeniami • smerovače sa používajú na smerovanie packetov k ich cieľu

5. Princíp preposielania packetov • smerovač • vyšetrí cieľovú IP adresu packetu • určí najlepšiu cestu za pomoci smerovacej tabuľky

6. Komponenty smerovača (1) • CPU – vykonáva inštrukcie operačného systému • RAM (Random Access memory) – obsahuje kópiu aktuálneho konfiguračného súboru, ukladá smerovaciu tabuľku, po vypnutí napájania sa obsah pamäte vymaže

7. Komponenty smerovača (2) • ROM (Read-Only Memory) – obsahuje diagnostický softvér, používaný pri zapnutí smerovača, uchováva zavádzací program smerovača • NVRAM (Non-volatile RAM) – uchováva záložný konfiguračný súbor • pamäť Flash – obsahuje operačný systém (Cisco IOS) • rozhrania – viaceré fyzické rozhrania používané na pripojenie siete • Ethernet/Fast Ethernet • sériové • manažmentové

8. Proces štartovania smerovača • overenie hardvéru • POST (Power-On Self Test) • spustenie zavádzacieho programu • nájsť a zaviesť Cisco IOS softvér • lokalizovať IOS • zaviesť IOS • nájsť a zaviesť záložný konfiguračný súbor alebo vstúpiť do režimu nastavenia • zavádzací program hľadá konfiguračný súbor

9. Overenie procesu štartovania • príkaz show version- zobrazenie informácií o smerovači počas procesu štartovania • informácie obsahujú: • číslo modelu platformy • názov a verzia IOSu • verzia zavádzacieho programu uloženého v ROM • názov súboru s IOSom a odkiaľ bol zavedený • počet a typ rozhraní • veľkosť NVRAM a pamäte flash • konfiguračný register

10. Výpis príkazu show version

11. Rozhrania smerovača • fyzický konektor, ktorý umožňuje smerovaču odosielať alebo prijímať packety • každé rozhranie sa pripája k samostatnej sieti • typy rozhraní • Ethernet • Fast Ethernet • serial • DSL • ISDN • káblové

12. Typy rozhraní na smerovači • LAN rozhrania • používajú sa na pripojenie smerovača k LAN sieti • majú pridelenú MAC adresu, môžu mať pridelenú IP adresu • zvyčajne pozostávajú z RJ-45 konektora • WAN rozhrania • používajú sa na pripojenie smerovača k externým sieťam, ktoré prepájajú LAN siete • v závislosti od WAN technológie môžu používať adresu 2. vrstvy • používa IP adresu 3. vrstvy

13. Smerovač a sieťová vrstva • smerovač používa cieľovú IP adresu na preposielaniepacketov • cestu pre packet smerovač vyberá na základe informácií v smerovacej tabuľke • po určení najlepšej cesty je packetzapúzdrený do rámca • rámec je potom umiestnený na prenosové médium vo forme bitov

14. Proces zapúzdrenia na smerovači • smerovač pracuje na 1., 2. a 3. vrstve • smerovač prijíma prúd zakódovaných bitov • bity sú dekódované a poslané na 2. vrstvu • smerovač rozpúzdri rámec • zostávajúci packet pošle na 3. vrstvu • rozhodnutie o smerovaní na základe preskúmania cieľovej IP adresy • packet je znovu zapúzdrený a poslaný na výstupné rozhranie

15. Dokumentácia základnej adresnej schémy • plánovanie novej siete alebo mapovanie existujúcej siete – informácie vo forme dokumentu: • topológia, ktorá znázorňuje fyzické pripojenie • tabuľka adries, ktorá obsahuje nasledujúce informácie: • meno zariadenia • použité rozhrania • IP adresy • brána

16. Základná konfigurácia smerovača • meno smerovača – malo by byť jedinečné • banner – minimálne by mal varovať pred neoprávneným použitím • heslá – používať silné heslá • konfigurácie rozhraní • určujú typ rozhrania, IP adresu a sieťovú masku • popisujú účel rozhrania • zapnutie rozhrania príkazom no shutdown • v prípade DCE rozhrania príkaz clock rate • overenie základnej konfigurácie a fungovanie smerovača • uloženie zmien na smerovači

17. Syntax príkazov pre základnú konfiguráciu

18. Overenie základnej konfigurácie • príkaz show running-config– zobrazí aktuálnu konfiguráciu v RAM • uloženie základne konfigurácie príkazom copyrunning-configstartup-config • ďalšie príkazy na overenie konfigurácie smerovača: • show startup-config – zobrazí konfiguračný súbor v NVRAM • show IP route – zobrazí smerovaciu tabuľku • show interfaces – zobrazí všetky konfigurácie rozhraní • show IP intbrief– zobrazí skrátenú informáciu o konfigurácii rozhrania

19. Štruktúra smerovacej tabuľky • smerovacia tabuľka – uložená v RAM, obsahuje informácie o: • priamo pripojených sieťach – v prípade, keď je zariadenie pripojené k inému rozhraniu smerovača • vzdialených sieťach – sieť, ktorá nie je priamo pripojená k konkrétnemu smerovaču • detailné informácie o sieťach vrátane zdroja informácie, adresy siete a sieťovej masky a IP adresy next-hop smerovača • príkaz show iproute – zobrazenie smerovacej tabuľky

20. Pridávanie siete do smerovacej tabuľky • každé rozhranie smerovača patrí do odlišnej siete • použitím príkazu no shutdown • aby mohli v smerovacej tabuľke existovať statické a dynamické cesty, musia existovať priamo pripojené siete

21. Statické cesty v smerovacej tabuľke (1) • obsahujú adresu siete, sieťovú masku a IP adresu next-hop smerovača alebo výstupné rozhranie • označené písmenom S v smerovacej tabuľke • smerovacia tabuľka musí obsahovať priamo pripojené siete použité na pripojenie vzdialených sietí skôr ako je možné použiť statické alebo dynamické smerovanie • použitie: • ak sieť pozostáva len z niekoľkých smerovačov • sieť je pripojená k Internetu len cez jedného ISP • ak v rozsiahlej sieti je použitá topológia hub & spoke

22. Statické cesty v smerovacej tabuľke (2) • priamo pripojené a statické cesty

23. Dynamické smerovacie protokoly • používajú sa na pridanie vzdialených sietí do smerovacej tabuľky • využívajú sa na nájdenie sietí • využívajú sa na aktualizáciu a udržiavanie smerovacích tabuliek • automatické zistenie siete • smerovače sú schopné zistiť nové siete zdieľaním informácií v smerovacej tabuľke

24. Udržiavanie smerovacích tabuliek • dynamické smerovacie protokoly sa využívajú: • na zdieľanie smerovacích informácií s ostatnými smerovačmi • na udržiavanie a aktualizáciu vlastných smerovacích tabuliek • IP smerovacie protokoly: • RIP • IGRP • EIGRP • OSPF

25. Princípy smerovacej tabuľky • 3 zásady týkajúce sa smerovacej tabuľky: • každý smerovač robí svoje rozhodnutia iba na základe informácií, ktoré má vo svojej smerovacej tabuľke • rôzne smerovacie tabuľky môžu obsahovať rôzne informácie • smerovacia tabuľka môže hovoriť ako sa dostať k cieľu, ale nie ako sa dostať späť

26. Účinky 3 princípov smerpvacej tabuľky • packety sú posielané cez sieť od jedného smerovača k druhému na základe „hop by hop“ • packety si môžu vybrať k cieľu cestu „X“, ale vrátiť sa cestou „Y“ (asymetrické smerovanie)

27. Štruktúra IP packetu • IP packet obsahuje polia, ktoré poskytujú informácie o packete a vysielajúcom a prijímajúcom koncovom zariadení: • cieľová IP adresa • zdrojová IP adresa • verzia a TTL • dlžka IP hlavičky • priorita a typ služby • dĺžka packetu

28. Štruktúra MAC rámca • MAC rámce sú tiež rozdelené do polí: • preambula • oddeľovač začiatku rámca • cieľová MAC adresa • zdrojová MAC adresa • typ/dĺžka • údaje a zarovnanie • kontrola rámca

29. Metrika (1) • číselná hodnota, ktorú využívajú smerovacie protokoly na určenie najlepšej cesty k cieľu • čím menšia metrika tým lepšia cesta • 2 typy metrík, ktoré využívajú smerovacie protokoly: • hop count– počet smerovačov, cez ktoré musí packet prejsť na ceste k svojmu cieľu • šírka pásma – „rýchlosť linky“, známa iež ako údajová kapacita linky

30. Metrika (2) • „equalcostmetric“ – stav, keď smerovač má viaceré cesty k rovnakému cieľu, ktoré všetky majú rovnakú metriku • na vyriešenie tejto dilemy smerovač použije „equalcostloadbalancing“ – smerovač posiela packety cez viaceré výstupné rozhrania uvedené v smerovacej tabuľke

31. Výber cesty • proces používaný smerovačom na určenie najlepšej cesty k cieľu • výsledky hľadania najlepšej cesty • priamo pripojené siete • vzdialené siete • žiadna cesta nebola určená

32. Prepínanie packetov (1) • proces používaný smerovačom na prepínanie packetov zo vstupného rozhrania na výstupné rozhranie toho istého smerovača • smerovač po prijatí packetu vykoná nasledujúce: • odstráni hlavičky 2. vrstvy • preskúma cieľovú IP adresu umiestnenú v hlavičke 3. vrstvy na zistenie najlepšej cesty k cieľu • zapúzdripacket 3. vrstvy do rámca 2. vrstvy • prepošle rámec na výstupné rozhranie

33. Prepínanie packetov (2) • keď packet prechádza od jedného sieťového zariadenia k druhému: • zdrojová a cieľová IP adresa sa nikdy nemenia • zdrojová a cieľová MAC adresa sa menia ako je packetpreposielaný od jedného smerovača k druhému • hodnota TTL sa znižuje o jedna, pokiaľ nedosiahne hodnotu nula, kedy smerovač packetzahodí (zabráni packetomnekonečne prechádzať po sieti)

34. Príklad (1) • výber cesty a funkcia prepínania • kroky pri posielaní údajov z PC1 na PC2 • krok 1: PC1 zapúzdripacket do rámca. Rámec obsahuje cieľovú MAC adresu smerovača R1.

35. Príklad (2) • krok 2: R1 príjme Ethernetový rámec. • R1 zistí, že cieľová MAC adresa sa zhoduje s jeho vlastnou MAC adresou. • R1 odstráni Ethernetový rámec. • R1 preskúma cieľovú IP adresu. • R1 prehľadá smerovaciu tabuľku, aby našiel cieľovú IP adresu. • Po nájdení cieľovej IP adresy v smerovacej tabuľke, R1 vyhľadá next hop IP adresu. • R1 zapúzdri IP packet do nového Ethernetového rámca. • R1 prepošleEthernetovýpacket cez rozhranie Fa0/1.

36. Príklad (3)

37. Príklad (4) • krok 3: R2 príjme Ethernetový rámec. • R2 zistí, že cieľová MAC adresa sa zhoduje s jeho vlastnou MAC adresou. • R2 odstráni Ethernetový rámec. • R2 preskúma cieľovú IP adresu. • R2 prehľadá smerovaciu tabuľku, aby našiel cieľovú IP adresu. • Po nájdení cieľovej IP adresy v smerovacej tabuľke, R2 vyhľadá next hop IP adresu. • R2 zapúzdri IP packet do nového datalinkového rámca. • R1 prepošleEthernetovýpacket cez rozhranie S0/0.

38. Príklad (5) • krok 4: R3 príjme PPP rámec. • R3 odstráni PPP rámec. • R3 preskúma cieľovú IP adresu. • R3 prehľadá smerovaciu tabuľku, aby našiel cieľovú IP adresu. • Po nájdení cieľovej IP adresy v smerovacej tabuľke, R3 je priamo pripojený k cieľu cez jeho fastEthernet rozhranie. • R3 zapúzdri IP packet do nového Ethernetového rámca. • R1 prepošleEthernetovýpacket cez rozhranie Fa0/0.

39. Príklad (6) • krok 5: IP packet príde na PC2. • rámec je rozpúzdrený a spracovaný protokolmi vyšších vrstiev.

40. Zhrnutie (1) • Smerovače sú počítače, ktoré sú špecializované na posielanie údajov cez sieť. • Smerovače pozostávajú z: • hardvéru (CPU, pamäť, systémová zbernica, rozhrania) • softvéru používaného na riadenie smerovacieho procesu (IOS, konfiguračný súbor) • Základná konfigurácia smerovača pozostáva z: • mena smerovača • bannera a hesiel • konfigurácií rozhraní (IP adresa a sieťová maska) • Smerovacie tabuľky obsahujú nasledujúce informácie: • priamo pripojené siete • vzdialené siete • adresy sietí, sieťové masky a IP adresy next hop smerovačov

41. Zhrnutie (2) • Smerovače vyberú cestu pre packety k ich cieľu nasledujúcimi akciami: • prijatím zapúzdreného rámca a preskúmaním cieľovej MAC adresy • ak sa MAC adresy zhodujú, rámec je rozpúzdrený a smerovač môže preskúmať cieľovú IP adresu • ak cieľová IP adresa sa nachádza v smerovacej tabuľke alebo existuje statická cesta, smerovač vyberie next hop IP adresu, zapúzdri packet do rámca príslušnej 2. vrstvy a pošle von k ďalšiemu cieľu • proces pokračuje, kým packet nedosiahne cieľ • poznámka – len MAC adresy sa menia, zdrojová a cieľová IP adresa sa nemenia

42. Záver prezentácie Ďakujem za pozornosť. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť.Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ.