Oggi inizieremo a studiare i router. Se hai completato il mio videocorso dalla prima alla 17a lezione, hai già imparato le basi degli interruttori. Ora passiamo al dispositivo successivo: il router. Come sai dalla video lezione precedente, uno degli argomenti del corso CCNA si chiama Cisco Switching & Routing.
In questa serie non studieremo i router Cisco, ma esamineremo il concetto di routing in generale. Avremo tre argomenti. La prima è una panoramica di ciò che già sai sui router e una conversazione su come può essere applicato insieme alle conoscenze acquisite durante il processo di studio degli switch. Dobbiamo capire come funzionano insieme switch e router.
Successivamente vedremo cos'è il routing, cosa significa e come funziona, quindi passeremo ai tipi di protocolli di routing. Oggi utilizzo una topologia che hai già visto nelle lezioni precedenti.
Abbiamo esaminato il modo in cui i dati si spostano attraverso una rete e come viene eseguito l'handshake a tre vie TCP. Il primo messaggio inviato sulla rete è un pacchetto SYN. Vediamo come si verifica un handshake a tre quando un computer con indirizzo IP 10.1.1.10 vuole contattare il server 30.1.1.10, ovvero tenta di stabilire una connessione FTP.
Per iniziare la connessione, il computer crea una porta di origine con un numero casuale 25113. Se hai dimenticato come ciò accade, ti consiglio di rivedere i tutorial video precedenti che trattavano questo problema.
Successivamente, inserisce il numero della porta di destinazione nel frame perché sa che dovrebbe connettersi alla porta 21, quindi aggiunge le informazioni OSI Layer 3, ovvero il proprio indirizzo IP e l'indirizzo IP di destinazione. I dati tratteggiati non cambiano finché non raggiungono il punto finale. Avendo raggiunto il server, anche loro non cambiano, ma il server aggiunge al frame informazioni di secondo livello, ovvero l'indirizzo MAC. Ciò è dovuto al fatto che gli switch percepiscono solo le informazioni OSI di livello 2. In questo scenario il router è l’unico dispositivo di rete che considera le informazioni di Layer 3; naturalmente anche il computer lavora con queste informazioni. Pertanto, lo switch funziona solo con informazioni di livello XNUMX e il router funziona solo con informazioni di livello XNUMX.
Lo switch conosce l'indirizzo MAC di origine XXXX:XXXX:1111 e desidera conoscere l'indirizzo MAC del server a cui accede il computer. Confronta l'indirizzo IP di origine con l'indirizzo di destinazione, si rende conto che questi dispositivi si trovano su sottoreti diverse e decide di utilizzare un gateway per raggiungere una sottorete diversa.
Spesso mi viene posta la domanda su chi decide quale dovrebbe essere l'indirizzo IP del gateway. Innanzitutto viene deciso dall'amministratore di rete, che crea la rete e fornisce un indirizzo IP a ciascun dispositivo. In qualità di amministratore, puoi assegnare al router qualsiasi indirizzo compreso nell'intervallo di indirizzi consentiti nella sottorete. Di solito si tratta del primo o dell'ultimo indirizzo valido, ma non esistono regole rigide per l'assegnazione. Nel nostro caso l'amministratore ha assegnato l'indirizzo del gateway, o router, 10.1.1.1 e lo ha assegnato alla porta F0/0.
Quando si configura una rete su un computer con un indirizzo IP statico di 10.1.1.10, si assegna una maschera di sottorete di 255.255.255.0 e un gateway predefinito di 10.1.1.1. Se non stai utilizzando un indirizzo statico, il tuo computer utilizza DHCP, che assegna un indirizzo dinamico. Indipendentemente dall'indirizzo IP utilizzato da un computer, statico o dinamico, deve avere un indirizzo gateway per accedere a un'altra rete.
Pertanto, il computer 10.1.1.10 sa che deve inviare un frame al router 10.1.1.1. Questo trasferimento avviene all'interno della rete locale, dove l'indirizzo IP non ha importanza, qui è importante solo l'indirizzo MAC. Supponiamo che il computer non abbia mai comunicato prima con il router e non conosca il suo indirizzo MAC, quindi deve prima inviare una richiesta ARP che chiede a tutti i dispositivi della sottorete: “ehi, chi di voi ha l'indirizzo 10.1.1.1? Per favore dimmi il tuo indirizzo MAC! Poiché ARP è un messaggio broadcast, viene inviato a tutte le porte di tutti i dispositivi, compreso il router.
Il computer 10.1.1.12, ricevuto l'ARP, pensa: “no, il mio indirizzo non è 10.1.1.1” e scarta la richiesta; il computer 10.1.1.13 fa lo stesso. Il router, ricevuta la richiesta, capisce che è lui a essere interrogato e invia l'indirizzo MAC della porta F0/0 - e tutte le porte hanno un indirizzo MAC diverso - al computer 10.1.1.10. Ora, conoscendo l'indirizzo del gateway XXXX:AAAA, che in questo caso è l'indirizzo di destinazione, il computer lo aggiunge alla fine del frame indirizzato al server. Allo stesso tempo, imposta l'intestazione del frame FCS/CRC, che è un meccanismo di controllo degli errori di trasmissione.
Successivamente, il frame del computer 10.1.1.10 viene inviato tramite i cavi al router 10.1.1.1. Dopo aver ricevuto il frame, il router rimuove l'FCS/CRC utilizzando lo stesso algoritmo del computer per la verifica. I dati non sono altro che una raccolta di uno e zero. Se i dati sono danneggiati, ovvero un 1 diventa 0 o uno 0 diventa uno, oppure si verifica una perdita di dati, che spesso si verifica quando si utilizza un hub, il dispositivo deve inviare nuovamente il frame.
Se il controllo FCS/CRC ha esito positivo, il router esamina gli indirizzi MAC di origine e di destinazione e li rimuove, poiché si tratta di informazioni di Livello 2, e passa al corpo del frame, che contiene informazioni di Livello 3. Da esso apprende che l'informazione contenuta nel frame è destinata ad un dispositivo con indirizzo IP 30.1.1.10.
Il router in qualche modo sa dove si trova questo dispositivo. Non abbiamo discusso questo problema quando abbiamo esaminato il funzionamento degli switch, quindi lo esamineremo ora. Il router ha 4 porte, quindi gli ho aggiunto alcune connessioni in più. Quindi, come fa il router a sapere che i dati per il dispositivo con indirizzo IP 30.1.1.10 devono essere inviati tramite la porta F0/1? Perché non li invia tramite la porta F0/3 o F0/2?
Il fatto è che il router funziona con una tabella di routing. Ogni router dispone di una tabella che consente di decidere attraverso quale porta trasmettere un frame specifico.
In questo caso la porta F0/0 è configurata con l'indirizzo IP 10.1.1.1 e ciò significa che è connessa alla rete 10.1.1.10/24. Allo stesso modo, la porta F0/1 è configurata all'indirizzo 20.1.1.1, cioè connessa alla rete 20.1.1.0/24. Il router conosce entrambe queste reti perché sono direttamente connesse alle sue porte. Pertanto, l'informazione secondo cui il traffico per la rete 10.1.10/24 dovrebbe passare attraverso la porta F0/0 e per la rete 20.1.1.0/24 attraverso la porta F0/1 è nota per impostazione predefinita. Come fa il router a sapere attraverso quali porte lavorare con altre reti?
Vediamo che la rete 40.1.1.0/24 è connessa alla porta F0/2, la rete 50.1.1.0/24 è connessa alla porta F0/3 e la rete 30.1.1.0/24 collega il secondo router al server. Anche il secondo router ha una tabella di routing, che dice che la rete 30. è connessa alla sua porta, chiamiamola 0/1, ed è connessa al primo router tramite la porta 0/0. Questo router sa che la sua porta 0/0 è connessa alla rete 20. e la porta 0/1 è connessa alla rete 30. e non sa nient'altro.
Allo stesso modo, il primo router conosce le reti 40. e 50. connesse alle porte 0/2 e 0/3, ma non sa nulla della rete 30. Il protocollo di routing fornisce ai router informazioni che di default non hanno. Il meccanismo attraverso il quale questi router comunicano tra loro è la base del routing ed esiste un routing dinamico e uno statico.
Il routing statico prevede che al primo router vengano fornite informazioni: se è necessario contattare la rete 30.1.1.0/24, è necessario utilizzare la porta F0/1. Tuttavia, quando il secondo router riceve traffico da un server destinato al computer 10.1.1.10, non sa cosa farne, perché la sua tabella di routing contiene solo informazioni sulle reti 30. e 20. Pertanto, anche questo router ha bisogno per registrare il routing statico: se riceve traffico per la rete 10., deve inviarlo tramite la porta 0/0.
Il problema con il routing statico è che devo configurare manualmente il primo router per funzionare con la rete 30 e il secondo router per funzionare con la rete 10. Questo è facile se ho solo 2 router, ma quando ho 10 router, configurando il routing statico richiede molto tempo. In questo caso ha senso utilizzare il routing dinamico.
Quindi, dopo aver ricevuto un frame dal computer, il primo router guarda la sua tabella di routing e decide di inviarlo attraverso la porta F0/1. Contemporaneamente aggiunge al frame l'indirizzo MAC sorgente XXXX.BBBB e l'indirizzo MAC destinazione XXXX.CCSS.
Ricevuto questo frame, il secondo router “taglia” gli indirizzi MAC relativi al secondo livello OSI e passa alle informazioni del terzo livello. Vede che l'indirizzo IP di destinazione 3 appartiene alla stessa rete della porta 30.1.1.10/0 del router, aggiunge l'indirizzo MAC di origine e l'indirizzo MAC di destinazione al frame e invia il frame al server.
Come ho già detto, poi un processo simile viene ripetuto nella direzione opposta, cioè viene eseguita la seconda fase dell'handshake, in cui il server restituisce un messaggio SYN ACK. Prima di fare ciò, scarta tutte le informazioni non necessarie e lascia solo il pacchetto SYN.
Dopo aver ricevuto questo pacchetto, il secondo router esamina le informazioni ricevute, le integra e le invia.
Quindi, nelle lezioni precedenti abbiamo imparato come funziona uno switch e ora abbiamo imparato come funzionano i router. Rispondiamo alla domanda su cosa sia il routing in senso globale. Supponiamo di imbatterti in un segnale stradale di questo tipo installato in un incrocio rotatorio. Puoi vedere che la prima diramazione porta alla RAF Fairfax, la seconda all'aeroporto, la terza a sud. Se prendi la quarta uscita ti troverai in un vicolo cieco, ma alla quinta puoi attraversare il centro città fino al castello di Braxby.
In generale, il routing è ciò che costringe il router a prendere decisioni su dove inviare il traffico. In questo caso, tu, come conducente, devi decidere quale uscita prendere dall'incrocio. Nelle reti, i router devono prendere decisioni su dove inviare pacchetti o frame. Devi capire che il routing ti consente di creare tabelle in base a quali router prendono queste decisioni.
Come ho detto, esiste un routing statico e dinamico. Consideriamo il routing statico, per il quale disegnerò 3 dispositivi collegati tra loro, con il primo e il terzo dispositivo collegati alle reti. Supponiamo che una rete 10.1.1.0 voglia comunicare con la rete 40.1.1.0 e che tra i router ci siano le reti 20.1.1.0 e 30.1.1.0.
In questo caso le porte del router devono appartenere a sottoreti diverse. Il router 1 per impostazione predefinita conosce solo le reti 10. e 20. e non sa nulla delle altre reti. Il router 2 conosce solo le reti 20. e 30. perché sono connesse ad esso, e il router 3 conosce solo le reti 30. e 40. Se la rete 10. vuole contattare la rete 40., devo dire al router 1 della rete 30 . . e che se vuole trasferire un frame sulla rete 40., deve utilizzare l'interfaccia per la rete 20. e inviare il frame sulla stessa rete 20.
Devo assegnare 2 percorsi al secondo router: se vuole trasmettere un pacchetto dalla rete 40. alla rete 10., allora deve utilizzare la porta di rete 20., e trasmettere un pacchetto dalla rete 10. alla rete 40. - rete porta 30. Allo stesso modo, devo fornire al router 3 informazioni sulle reti 10. e 20.
Se disponi di reti di piccole dimensioni, impostare il routing statico è molto semplice. Tuttavia, quanto più grande è la rete, tanto maggiori sono i problemi legati al routing statico. Immaginiamo che tu abbia creato una nuova connessione che collega direttamente il primo e il terzo router. In questo caso, il protocollo di routing dinamico aggiornerà automaticamente la tabella di routing del Router 1 con quanto segue: "se hai bisogno di contattare il Router 3, usa un percorso diretto"!
Esistono due tipi di protocolli di routing: Internal Gateway Protocol IGP e External Gateway Protocol EGP. Il primo protocollo opera su un sistema separato e autonomo noto come dominio di routing. Immagina di avere una piccola organizzazione con solo 5 router. Se parliamo solo della connessione tra questi router, intendiamo IGP, ma se usi la tua rete per comunicare con Internet, come fanno i provider ISP, allora usi EGP.
IGP utilizza 3 protocolli popolari: RIP, OSPF ed EIGRP. Il curriculum CCNA menziona solo gli ultimi due protocolli perché RIP è obsoleto. Questo è il più semplice dei protocolli di routing ed è ancora utilizzato in alcuni casi, ma non fornisce la necessaria sicurezza di rete. Questo è uno dei motivi per cui Cisco ha escluso RIP dal corso di formazione. Comunque te ne parlerò comunque perché impararlo ti aiuta a comprendere le basi del routing.
La classificazione del protocollo EGP utilizza due protocolli: BGP e il protocollo EGP stesso. Nel corso CCNA tratteremo solo BGP, OSPF ed EIGRP. La storia di RIP può essere considerata un'informazione bonus, che si rifletterà in uno dei tutorial video.
Esistono altri 2 tipi di protocolli di routing: protocolli Distance Vector e protocolli di routing Link State.
Il primo passaggio esamina i vettori distanza e direzione. Ad esempio posso stabilire una connessione direttamente tra i router R1 e R4, oppure posso stabilire una connessione lungo il percorso R1-R2-R3-R4. Se parliamo di protocolli di routing che utilizzano il metodo del vettore della distanza, in questo caso la connessione verrà sempre effettuata lungo il percorso più breve. Non importa che questa connessione avrà una velocità minima. Nel nostro caso si tratta di 128 kbps, che è molto più lenta della connessione lungo il percorso R1-R2-R3-R4, dove la velocità è di 100 Mbps.
Consideriamo il protocollo del vettore distanza RIP. Disegnerò la rete 1 davanti al router R10 e la rete 4 dietro il router R40. Supponiamo che ci siano molti computer in queste reti. Se voglio comunicare tra la rete 10. R1 e la rete 40. R4, assegnerò il routing statico a R1 come: "se devi connetterti alla rete 40., usa una connessione diretta al router R4". Allo stesso tempo, devo configurare manualmente il RIP su tutti e 4 i router. Quindi la tabella di instradamento R1 dirà automaticamente che se la rete 10. vuole comunicare con la rete 40., deve utilizzare una connessione diretta R1-R4. Anche se il bypass risultasse più veloce, il protocollo Distance Vector sceglierà comunque il percorso più breve con la distanza di trasmissione più breve.
OSPF è un protocollo di routing dello stato del collegamento che esamina sempre lo stato delle sezioni della rete. In questo caso valuta la velocità dei canali e se vede che la velocità di trasmissione del traffico sul canale R1-R4 è molto bassa seleziona il percorso con la velocità più alta R1-R2-R3-R4, anche se la lunghezza supera il percorso più breve. Quindi, se configuro il protocollo OSPF su tutti i router, quando provo a connettere la rete 40. alla rete 10., il traffico verrà inviato lungo il percorso R1-R2-R3-R4. Quindi, RIP è un protocollo di vettore di distanza e OSPF è un protocollo di routing dello stato del collegamento.
Esiste un altro protocollo: EIGRP, un protocollo di routing proprietario Cisco. Se parliamo di dispositivi di rete di altri produttori, ad esempio Juniper, non supportano l'EIGRP. Si tratta di un eccellente protocollo di routing molto più efficiente di RIP e OSPF, ma può essere utilizzato solo in reti basate su dispositivi Cisco. Più tardi ti dirò più in dettaglio perché questo protocollo è così buono. Per ora, noterò che l'EIGRP combina le caratteristiche dei protocolli del vettore di distanza e dei protocolli di routing dello stato del collegamento, rappresentando un protocollo ibrido.
Nella prossima video lezione ci avvicineremo più da vicino alla considerazione dei router Cisco; vi parlerò un po' del sistema operativo Cisco IOS, che è destinato sia agli switch che ai router. Si spera che nel Giorno 19 o Giorno 20 entreremo più in dettaglio sui protocolli di routing e mostreremo come configurare i router Cisco utilizzando piccole reti come esempi.
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Fonte: habr.com