Heute beginnen wir mit dem EIGRP-Protokoll, das neben dem OSPF eine der wichtigsten Themen im CCNA-Kurs darstellt.
Später werden wir zu Abschnitt 2.5 zurückkehren. Jetzt gehen wir direkt nach Abschnitt 2.4 zu Abschnitt 2.6 über: "Konfiguration, Überprüfung und Fehlersuche von EIGRP über das IPv4-Protokoll (ohne Authentifizierung, Filterung, manuelle Summierung, Umverteilung und Stub-Konfiguration)".
Heute haben wir eine Einführung, in der ich Ihnen das Konzept des erweiterten Interior Gateway Routing Protocols EIGRP vorstellen werde. In den beiden nächsten Lektionen werden wir die Konfiguration und Fehlersuche dieses Protokolls behandeln. Doch zuerst möchte ich Ihnen Folgendes mitteilen.
In den letzten Lektionen haben wir OSPF behandelt. Jetzt möchte ich, dass Sie sich daran erinnern, dass wir vor vielen Monaten, als wir das RIP-Protokoll behandelt haben, über Routing-Schleifen und Technologien gesprochen haben, die eine Endlosschleifenbildung verhindern. Wie können Routing-Schleifen bei der Verwendung von OSPF verhindert werden? Können Methoden wie das "Route Poisoning" oder "Split Horizon" dafür eingesetzt werden? Das sind Fragen, die Sie selbst beantworten sollten. Sie können andere thematische Ressourcen nutzen, aber finden Sie Antworten auf diese Fragen. Ich möchte, dass Sie lernen, selbstständig Antworten zu finden, während Sie mit verschiedenen Quellen arbeiten, und ich bitte Sie, Ihre Kommentare unter diesem Video zu hinterlassen, damit ich sehen kann, wie viele meiner Schüler diese Aufgabe gemeistert haben.
Was ist EIGRP? Es handelt sich um ein hybrides Routing-Protokoll, das nützliche Funktionen sowohl des Distance-Vector-Protokolls wie RIP als auch des Link-State-Protokolls wie OSPF kombiniert.
EIGRP ist ein proprietäres Protokoll von Cisco, das 2013 zur allgemeinen Nutzung freigegeben wurde. Aus dem Kanalstatusprotokoll übernimmt es den Algorithmus zur Nachbarschaftsbildung, im Gegensatz zu RIP, das keine Nachbarn erstellt. RIP tauscht ebenfalls Routingtabellen mit anderen Protokollteilnehmern aus, jedoch bildet OSPF, bevor es mit einem solchen Austausch beginnt, zunächst Nachbarschaften. EIGRP funktioniert auf ähnliche Weise.
Das RIP-Protokoll führt alle 30 Sekunden periodische Updates der vollständigen Routingtabelle durch und sendet Informationen über alle Schnittstellen und Routen an alle Nachbarn. Im Gegensatz dazu führt EIGRP keine periodischen vollständigen Informationsupdates durch, sondern verwendet das Konzept von Hello-Nachrichten, ähnlich wie es OSPF tut. Alle paar Sekunden sendet es ein Hello-Signal, um sicherzustellen, dass der Nachbar weiterhin „lebendig“ ist.
Im Gegensatz zu einem distanzvektorbasierten Protokoll, das die gesamte Netzwerktopologie analysiert, bevor es eine Entscheidung über die Routenbildung trifft, erstellt EIGRP wie RIP Routen basierend auf Hörensagen. Wenn ich von "Hörensagen" spreche, meine ich, dass EIGRP allen Informationen seiner Nachbarn ohne Vorbehalte Glauben schenkt. Beispielsweise, wenn ein Nachbar behauptet, zu wissen, wie man 10.1.1.2 erreicht, glaubt EIGRP ihm, ohne zu fragen: "Woher hast du das? Erzähl mir von der gesamten Netzwerktopologie!"
Bis 2013 konnten Sie EIGRP verwenden, wenn Sie nur Cisco-Infrastruktur genutzt haben, da dieses Protokoll bereits 1994 entwickelt wurde. Viele Unternehmen, selbst wenn sie Cisco-Hardware nutzen, wollten jedoch nicht mit diesem Protokoll arbeiten. Meiner Meinung nach ist EIGRP heutzutage das beste Protokoll für dynamisches Routing, da es viel einfacher zu bedienen ist. Trotzdem ziehen es die Menschen weiterhin vor, OSPF zu verwenden. Ich denke, das hängt damit zusammen, dass sie sich nicht an Produkte von Cisco binden möchten. Aber Cisco hat dieses Protokoll für die Allgemeinheit zugänglich gemacht, da es Netzwerkgeräte von Drittanbietern, wie z.B. Juniper, unterstützt. Wenn Sie mit einem Unternehmen zusammenarbeiten, das keine Cisco-Hardware nutzt, werden Sie keine Probleme haben.
Lassen Sie uns einen kleinen Ausflug in die Geschichte der Netzwerkprotokolle machen.
Das RIPv1-Protokoll, das in den 1980er Jahren auftauchte, wies mehrere Einschränkungen auf, wie zum Beispiel eine maximale Anzahl von 16 Hops, was die Routing-Möglichkeiten in großen Netzwerken begrenzte. Kurz darauf wurde das interne Gateway-Routing-Protokoll IGRP entwickelt, das erheblich besser als RIP war. Es war jedoch eher ein Distanzvektorprotokoll als ein Link-State-Protokoll. Ende der 80er Jahre entstand der offene Standard – das OSPFv2-Protokoll für IPv4, das auf Link-State-Tracking basiert.
Anfang der 90er Jahre erkannte Cisco, dass das IGRP-Protokoll verbessert werden musste, und veröffentlichte das verbesserte interne Gateway-Routing-Protokoll EIGRP. Es war wesentlich effizienter als OSPF, da es Merkmale von sowohl RIP als auch OSPF kombinierte. Wenn wir mit seiner Erörterung beginnen, werden Sie feststellen, dass die Konfiguration von EIGRP viel einfacher ist als die von OSPF. Cisco hat sich bemüht, ein Protokoll zu entwickeln, das eine maximal schnelle Netzwerkkonvergenz gewährleistet.
Ende der 90er Jahre wurde eine aktualisierte, klassenlose Version des RIPv2-Protokolls veröffentlicht. In den 2000er Jahren kamen die dritte Version von OSPF, RIPng und EIGRPv6 hinzu, die den IPv6-Protokoll unterstützten. Die Welt nähert sich allmählich dem vollständigen Übergang zu IPv6, und die Entwickler der Routing-Protokolle möchten darauf vorbereitet sein.
Wie Sie sich erinnern, haben wir gelernt, dass beim Wählen des optimalen Weges RIP, als distanzvektorbasiertes Protokoll, nur einem Kriterium folgt — der minimalen Anzahl an Hops oder der minimalen Entfernung zum Zielinterface. So wählt der Router R1 den direkten Weg zum Router R3, obwohl die Geschwindigkeit auf diesem Weg – 64 kbit/s – weit unter der Geschwindigkeit des Pfades R1-R2-R3, die 1544 kbit/s beträgt, liegt. Das RIP-Protokoll betrachtet den langsamen Weg mit einem Hop als optimal, anstatt den schnellen Weg mit zwei Hops.
OSPF wird die gesamte Netzwerk-Topologie analysieren und entscheiden, um sich mit Router R3 zu verbinden, den Weg über Router R2 als schneller zu nutzen. Während RIP die Anzahl der Hops als Metrik verwendet, ist die Metrik von OSPF die Kosten, die in den meisten Fällen proportional zur Bandbreite des Kanals sind.
EIGRP bezieht sich ebenfalls auf die Kosten der Route, jedoch ist seine Metrik viel komplexer als die von OSPF und basiert auf einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich der Bandbreite (Bandwidth), der Verzögerung (Delay), der Zuverlässigkeit (Reliability), der Auslastung (Loading) und der maximalen Paketgröße (MTU). Wenn beispielsweise ein Knoten stärker ausgelastet ist als die anderen, analysiert EIGRP die Auslastung der gesamten Route und wählt einen anderen Knoten mit geringerer Auslastung aus.
Im Rahmen des CCNA-Kurses werden wir nur Faktoren zur Metrikbildung berücksichtigen, wie Bandwidth und Delay, diese werden in der Formelsammlung verwendet.
Das Distance-Vector-Protokoll RIP verwendet zwei Konzepte: Entfernung und Richtung. Wenn wir 3 Router haben und einer davon mit dem Netzwerk 20.0.0.0 verbunden ist, erfolgt die Auswahl nach Entfernung – dies sind die Hops, in diesem Fall 1 Hop, und nach Richtung, also auf welchem Weg – oben oder unten – der Datenverkehr gesendet werden soll.
Darüber hinaus nutzt RIP eine regelmäßige Aktualisierung der Informationen, indem alle 30 Sekunden eine vollständige Routing-Tabelle im gesamten Netzwerk verteilt wird. Diese Aktualisierung erfüllt zwei Funktionen. Die erste ist die eigentliche Aktualisierung der Routing-Tabelle, die zweite ist die Überprüfung der Erreichbarkeit des Nachbarn. Wenn das Gerät innerhalb von 30 Sekunden keine Antwort auf die aktualisierte Tabelle oder neue Routeninformationen vom Nachbarn erhält, versteht es, dass die Route zum Nachbarn nicht mehr verwendet werden kann. Der Router sendet alle 30 Sekunden ein Update, um herauszufinden, ob der Nachbar noch "lebt" und ob die Route noch gültig ist.
Wie ich bereits erwähnt habe, wird zur Vermeidung von Routing-Schleifen die Technologie des Split Horizon eingesetzt. Das bedeutet, dass Updates nicht an die Schnittstelle zurückgesendet werden, von der sie empfangen wurden. Die zweite Technologie zur Vermeidung von Schleifen ist das Route Poisoning. Wenn die Verbindung zu dem auf dem Bild dargestellten Netzwerk 20.0.0.0 unterbrochen wird, sendet der Router, der damit verbunden war, den Nachbarn eine "vergiftete Route", in der er mitteilt, dass dieses Netzwerk jetzt in 16 Hop erreichen wird, das heißt praktisch unerreichbar ist. So funktioniert das RIP-Protokoll.
Wie funktioniert EIGRP? Wenn Sie sich an die Lektionen über OSPF erinnern, erfüllt dieses Protokoll drei Funktionen: Es stellt Nachbarschaften her, aktualisiert die LSDB-Datenbank mit LSA entsprechend den Veränderungen in der Netzwerktopologie und erstellt die Routingtabelle. Die Herstellung von Nachbarschaften ist ein recht komplexer Prozess, der viele Parameter nutzt. Zum Beispiel die Überprüfung und Änderung der Verbindung 2WAY – einige Verbindungen bleiben im Zustand der bidirektionalen Kommunikation, andere wechseln in den Zustand FULL. Im Gegensatz zu OSPF geschieht dies im EIGRP-Protokoll nicht – es überprüft nur vier Parameter.
Wie bei OSPF sendet dieses Protokoll alle 10 Sekunden eine Hello-Nachricht, die vier Parameter enthält. Der erste ist das Authentifizierungskriterium, falls es zuvor konfiguriert wurde. Alle Geräte, mit denen Nachbarschaften hergestellt werden, müssen dabei identische Authentifizierungsparameter aufweisen.
Der zweite Parameter dient zur Überprüfung der Zugehörigkeit von Geräten zu einem autonomen System. Das bedeutet, dass beide Geräte beim EIGRP-Protokoll die gleiche autonome Systemnummer haben müssen, um eine Nachbarschaftsbeziehung herzustellen. Der dritte Parameter sorgt dafür, dass die Hello-Nachrichten von derselben Quell-IP-Adresse gesendet werden.
Der vierte Parameter wird verwendet, um die Übereinstimmung der Variablen K-Werte zu überprüfen. Das EIGRP-Protokoll verwendet fünf solcher Koeffizienten von K1 bis K5. Wenn Sie sich erinnern, wird bei einem Wert von K=0 der Parameter ignoriert, während bei K=1 die Parameter in die Berechnungsformel der Metrik einfließen. Daher müssen die Werte K1-5 für verschiedene Geräte übereinstimmen. In unserem CCNA-Kurs werden wir die Standardwerte dieser Koeffizienten verwenden: K1 und K3 sind gleich 1, während K2, K4 und K5 gleich 0 sind.
Wenn also diese vier Parameter übereinstimmen, stellt EIGRP Nachbarschaftsbeziehungen her, und die Geräte tragen sich gegenseitig in die Nachbartabelle ein. Danach werden Änderungen in der Topologietabelle vorgenommen.
Alle Hello-Nachrichten werden an die Multicast-IP-Adresse 224.0.0.10 gesendet, und die Updates werden je nach Einstellung entweder an die Unicast-Adressen der Nachbarn oder an die Multicast-Adresse gesendet. Dieses Update erfolgt nicht über UDP oder TCP, sondern verwendet ein anderes Protokoll namens RTP, Reliable Transport Protocol, oder „Zuverlässiges Transportprotokoll“. Dieses Protokoll überprüft, ob das Update beim Nachbarn angekommen ist, und wie der Name schon sagt, besteht seine Hauptfunktion darin, die Zuverlässigkeit der Verbindung zu gewährleisten. Wenn das Update den Nachbarn nicht erreicht, wird die Übertragung wiederholt, bis es empfangen wird. Im OSPF gibt es keinen Mechanismus zur Überprüfung des Empfängergeräts, weshalb das System nicht weiß, ob die benachbarten Geräte das Update erhalten haben oder nicht.
Wenn Sie sich erinnern, sendet RIP alle 30 Sekunden ein Update der vollständigen Netzwerkstruktur. EIGRP tut dies nur, wenn ein neues Gerät im Netzwerk auftaucht oder Änderungen vorgenommen wurden. Bei Änderungen der Subnetzstruktur sendet das Protokoll ein Update, jedoch nicht der vollständigen Topologietabelle, sondern nur den Eintrag mit dieser Änderung. Wenn sich ein Subnetz ändert, wird nur seine Topologie aktualisiert. Dies sieht aus wie ein partielles Update, das erfolgt, wenn es erforderlich ist.
Wie Sie wissen, sendet OSPF alle 30 Minuten LSA, unabhängig davon, ob sich im Netzwerk Änderungen ergeben haben oder nicht. EIGRP wird für einen längeren Zeitraum keine Updates senden, bis es im Netzwerk zu Änderungen kommt. Daher ist EIGRP viel effizienter als OSPF.
Nachdem die Router die Update-Pakete ausgetauscht haben, beginnt die dritte Phase – die Bildung der Routingtabelle auf Basis der Metrik, die gemäß der im Bild dargestellten Formel berechnet wird. Diese berechnet die Kosten und trifft basierend auf diesen Kosten eine Entscheidung.
Angenommen, R1 sendete Hello an Router R2, und dieser antwortete mit Hello an Router R1. Wenn alle Parameter übereinstimmen, erstellen die Router eine Nachbartabelle. In diese Tabelle trägt R2 einen Eintrag über Router R1 ein, und R1 erstellt einen Eintrag über R2. Danach sendet Router R1 ein Update an das mit ihm verbundene Netzwerk 10.1.1.0/24. In der Routing-Tabelle sieht dies wie Informationen über die IP-Adresse des Netzwerks, das Interface des Routers, das die Verbindung herstellt, und die Kosten für den Weg über dieses Interface aus. Wie Sie sich erinnern, beträgt die Kosten von EIGRP 90, gefolgt von dem Wert für die Distanz, auf den wir später eingehen werden.
Die vollständige Formel für die Metrik sieht viel komplizierter aus, da sie die Werte der Koeffizienten K und verschiedene Umformungen beinhaltet. Auf der Website von Cisco ist die vollständige Form der Formel angegeben, jedoch vereinfacht sich diese, wenn Sie die Standardwerte der Koeffizienten einsetzen – die Metrik ergibt sich zu (bandwidth + Delay) * 256.
Wir werden diese vereinfachte Form der Formel zur Berechnung der Metrik verwenden, bei der die Bandbreite in Kilobit 107 geteilt durch die niedrigste Bandbreite aller Schnittstellen, die zum Zielnetz führen, beträgt. Die Verzögerung cumulative-delay ist die gesamte Verzögerung in Zehnteln von Mikrosekunden über alle Schnittstellen, die zum Zielnetz führen.
Beim Studium von EIGRP müssen wir vier Definitionen verstehen: Feasible Distance (mögliche Entfernung), Reported Distance (angegebene Entfernung), Successor (benachbarter Router mit den geringsten Kosten zum Zielnetz) und Feasible Successor (Backup-Nachbarrouter). Um zu verstehen, was sie bedeuten, betrachten wir die folgende Netzwerk-Topologie.
Lassen Sie uns mit der Erstellung der Routing-Tabelle R1 beginnen, um den besten Pfad zum Netzwerk 10.1.1.0/24 auszuwählen. Neben jedem Gerät sind die Bandbreite in kbit/s und die Latenz in ms angezeigt. Wir verwenden GigabitEthernet-Interfaces mit einer Bandbreite von 100 Mbit/s, d. h. 1.000.000 kbit/s, FastEthernet-Interfaces mit 100.000 kbit/s, Ethernet-Interfaces mit 10.000 kbit/s und ein serielles Interface mit einer Geschwindigkeit von 1.544 kbit/s. Diese Werte können ermittelt werden, indem Sie die Eigenschaften der jeweiligen physikalischen Interfaces in den Router-Einstellungen einsehen.
Die Bandbreite der Serial-Interfaces beträgt standardmäßig 1.544 kbit/s, und selbst wenn Sie eine Leitung von 64 kbit/s haben, bleibt die Bandbreite bei 1.544 kbit/s. Daher sollten Sie als Netzwerkadministrator sicherstellen, dass Sie den richtigen Wert für die Bandbreite verwenden. Für ein bestimmtes Interface kann dieser mit dem Befehl bandwidth festgelegt werden, und mit dem Befehl delay können Sie den Standardwert für die Latenz ändern. Bei GigabitEthernet- oder Ethernet-Interfaces müssen Sie sich bezüglich der Standardwerte für die Bandbreite keine Sorgen machen, aber seien Sie vorsichtig bei der Auswahl der Leitungsrate, wenn Sie ein Serial-Interface verwenden.
Bitte beachten Sie, dass auf diesem Diagramm die Verzögerung als Millisekunden ms dargestellt ist, in Wirklichkeit jedoch Mikrosekunden sind; ich habe nur nicht das Zeichen μ für die korrekte Bezeichnung von Mikrosekunden μs.
Beachten Sie unbedingt den folgenden Umstand. Wenn Sie den Befehl show interface g0/0 eingeben, zeigt das System die Verzögerung in Dutzenden von Mikrosekunden an, nicht nur in Mikrosekunden.
Wir werden dieses Thema ausführlich im nächsten Video zur Konfiguration von EIGRP behandeln. Merken Sie sich bis dahin, dass beim Einsetzen von Verzögerungswerten in die Formel 100 μs aus dem Diagramm in 10 umgewandelt wird, da die Formel Dutzende von Mikrosekunden verwendet und nicht einzelne.
Im Diagramm werde ich die Schnittstellen, die zu den angegebenen Bandbreiten und Verzögerungen gehören, mit roten Punkten kennzeichnen.
Zuerst müssen wir die mögliche Entfernung, die Feasible Distance, bestimmen. Diese Metrik FD wird nach einer Formel berechnet. Für den Abschnitt von R5 zum externen Netzwerk müssen wir 107 durch 106 teilen, was 10 ergibt. Anschließend müssen wir zu diesem Wert der Bandbreite eine Verzögerung von 1 hinzufügen, da wir 10 Mikrosekunden haben, also ein Zehntel. Der resultierende Wert von 11 muss mit 256 multipliziert werden, was zu einer Metrik von 2816 führt. Das ist der FD-Wert für diesen Netzwerkabschnitt.
Dieser Wert wird vom Router R5 an den Router R2 gesendet, wobei er für R2 zur als Reported Distance deklarierten Distanz wird, also dem Wert, den ihm der Nachbar mitgeteilt hat. Daher wird die deklarierte Distanz RD für alle anderen Geräte der möglichen Distanz FD des Geräts entsprechen, das sie Ihnen mitgeteilt hat.
Der Router R2 führt Berechnungen für FD anhand seiner Daten durch, das heißt, er dividiert 107 durch 105 und erhält 100. Anschließend addiert er zu diesem Wert die Summe der Latenzen auf dem Weg zum externen Netzwerk: die Latenz R5, die zehn Mikrosekunden beträgt, und seine eigene Latenz, die zehn Dutzend Mikrosekunden entspricht. Die Gesamtlatenz beträgt somit 11 Dutzend Mikrosekunden. Wir addieren diese zur erhaltenen Hundert hinzu und erhalten 111, multiplizieren diesen Wert mit 256 und erhalten den Wert FD=28416. Ähnlich verfährt der Router R3, der nach seinen Berechnungen den Wert FD=281856 erhält. Der Router R4 berechnet den Wert FD=3072 und überträgt ihn an R1 als RD.
Bitte beachten Sie, dass der Router R1 bei der Berechnung des FD nicht seine eigene Bandbreite von 1.000.000 kbit/s in die Formel einsetzt, sondern die geringere Bandbreite des Routers R2, die 100.000 kbit/s beträgt, da in der Formel immer die minimale Bandbreite des Interfaces verwendet wird, das zum Zielnetzwerk führt. In diesem Fall stehen auf dem Weg zum Netzwerk 10.1.1.0/24 die Router R2 und R5, aber da die Bandbreite des fünften Routers größer ist, wird der kleinste Wert der Bandbreite des Routers R2 in die Formel eingesetzt. Die Gesamtlatenz auf dem Weg R1-R2-R5 beträgt 1+10+1 (Zehner) = 12, die angepasste Bandbreite beträgt 100, und die Summe dieser Zahlen, multipliziert mit 256, ergibt den Wert FD=30.976.
Alle Geräte haben den FD ihrer Schnittstellen berechnet, und der Router R1 hat 3 Routen, die zum Zielnetz führen. Dies sind die Routen R1-R2, R1-R3 und R1-R4. Der Router wählt den minimalen möglichen FD-Wert, der 30976 beträgt – das ist die Route zum Router R2. Dieser Router wird zum Successor, oder „Nachfolger“. In der Routingtabelle wird auch der Feasible Successor (reservierter Nachfolger) angegeben – dies bedeutet, dass im Falle eines Verbindungsabbruchs zwischen R1 und dem Successor die Route über den reservierten Router Feasible Successor geleitet wird.
Feasible Successors werden nach einer einfachen Regel zugewiesen: Die annoncierte Distanz RD dieses Routers muss kleiner sein als der FD des Routers auf dem Weg zum Successor. In unserem Fall hat R1-R2 einen FD von 30976, RD auf dem Weg R1-R3 beträgt 281856, und RD auf dem Weg R1-R4 beträgt 3072. Da 3072 < 30976, wird der Router R4 als Feasible Successor ausgewählt.
Das bedeutet, dass im Falle eines Verbindungsabbruchs im Netzwerkbereich R1-R2 der Datenverkehr zum Netzwerk 10.1.1.0/24 über die Route R1-R4-R5 geleitet wird. Die Routenumschaltung mit RIP dauert mehrere Dutzend Sekunden, bei OSPF sind es mehrere Sekunden, und bei EIGRP erfolgt dies sofort. Das ist ein weiterer Vorteil von EIGRP im Vergleich zu anderen Routing-Protokollen.
Was passiert, wenn die Verbindung sowohl zum Successor als auch zum Feasible Successor gleichzeitig unterbrochen wird? In diesem Fall verwendet EIGRP den DUAL-Algorithmus, der einen Backup-Pfad über einen potenziellen Nachfolger berechnen kann. Dies kann einige Sekunden in Anspruch nehmen, in denen EIGRP einen anderen Nachbarn findet, der für die Datenübertragung genutzt werden kann, und dessen Daten in die Routing-Tabelle einfügt. Danach setzt das Protokoll die gewohnte Funktionalität zur Sicherstellung der Routenfortführung fort.
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Quelle: habr.com
