Oggi iniziamo a esplorare i router. Se hai seguito il mio videocorso dalla prima alla diciassettesima lezione, hai già studiato le basi degli switch. Ora passiamo al dispositivo successivo: il router. Come sapete dalla lezione precedente, uno dei temi del corso CCNA si chiama proprio Cisco Switching & Routing.
In questa serie non ci concentreremo sui router Cisco, ma esamineremo il concetto di instradamento in generale. Avremo tre argomenti. Il primo è una panoramica di ciò che già sapete sui router e una chiacchierata su come ciò possa essere applicato insieme alle conoscenze acquisite durante lo studio degli switch. Dobbiamo capire in che modo lavorano insieme switch e router.
Successivamente, esamineremo cos'è l'instradamento, cosa significa e come funziona, per poi passare ai tipi di protocolli di instradamento. Oggi utilizzerò una topologia che avete già visto nelle lezioni precedenti.
Abbiamo esaminato come i dati si spostano attraverso la rete e come avviene il famoso handshake TCP in tre fasi. Il primo messaggio inviato sulla rete è un pacchetto SYN. Vediamo come avviene l'handshake in tre fasi quando un computer con indirizzo IP 10.1.1.10 desidera comunicare con un server 30.1.1.10, cioè sta cercando 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 avviene, ti consiglio di rivedere i precedenti video in cui si trattava questo tema.
Successivamente, inserisce nel frame il numero della porta di destinazione, poiché sa di dover connettersi alla porta 21, poi aggiunge le informazioni del terzo livello OSI, cioè il proprio indirizzo IP e l'indirizzo IP di destinazione. I dati, evidenziati con una linea tratteggiata, non cambiano fino a raggiungere la destinazione finale. Una volta giunti al server, non cambiano nemmeno, ma il server aggiunge al frame le informazioni del secondo livello, ossia l'indirizzo MAC. Questo perché gli switch elaborano solo le informazioni del secondo livello OSI. In questo scenario, il router è l'unico dispositivo di rete che gestisce le informazioni del terzo livello; ovviamente, anche il computer tratta queste informazioni. Così, lo switch lavora solo con le informazioni del secondo livello, mentre il router gestisce quelle del terzo.
Lo switch conosce l'indirizzo MAC di origine XXXX:XXXX:1111 e vuole scoprire l'indirizzo MAC del server a cui il computer sta cercando di connettersi. Confronta l'indirizzo IP di origine con quello di destinazione, comprende che questi dispositivi si trovano in subnet diverse e decide di utilizzare un gateway per accedere a un'altra subnet.
Spesso mi viene chiesto chi decide quale debba essere l'indirizzo IP del gateway. In primo luogo, lo decide l'amministratore di rete, che crea la rete e assegna un indirizzo IP a ciascun dispositivo. Come amministratore, puoi assegnare al router qualsiasi indirizzo all'interno del range consentito della tua subnet. Di solito è il primo o l'ultimo indirizzo valido, ma non ci sono regole rigide su come deve essere assegnato. Nel nostro caso, l'amministratore ha assegnato l'indirizzo del gateway, o router, a 10.1.1.1 e lo ha associato alla porta F0/0.
Quando configuri una rete su un computer con un indirizzo IP statico 10.1.1.10, assegni una subnet mask di 255.255.255.0 e il gateway predefinito a 10.1.1.1. Se non utilizzi un indirizzo statico, il computer utilizza DHCP, che assegna un indirizzo dinamico. Qualunque sia l'indirizzo IP che utilizza il computer, statico o dinamico, è necessario avere un indirizzo gateway per connettersi a un'altra rete.
Pertanto, il computer 10.1.1.10 sa che deve inviare il frame al router 10.1.1.1. Questa trasmissione avviene all'interno della rete locale, dove l'indirizzo IP non ha importanza; ciò che conta è solo l'indirizzo MAC. Supponiamo che il computer non si sia mai connesso prima al router e non conosca il suo indirizzo MAC, quindi deve prima inviare una richiesta ARP, chiedendo a tutti i dispositivi della subnet: «Ehi, chi di voi ha l'indirizzo 10.1.1.1? Per favore, comunicami il tuo indirizzo MAC!». Poiché l'ARP è un messaggio broadcast, arriva a tutte le porte di tutti i dispositivi, incluso il router.
Il computer 10.1.1.12, ricevuta l'ARP, pensa: «No, il mio indirizzo non è 10.1.1.1» e scarta la richiesta, lo stesso fa il computer 10.1.1.13. Il router, ricevuta la richiesta, capisce che si sta chiedendo a lui e invia l'indirizzo MAC della porta F0/0 – tutte le porte hanno indirizzi MAC diversi – al computer 10.1.1.10. Ora, sapendo l'indirizzo del gateway XXXX:AAAA, che in questo caso è l'indirizzo di destinazione, il computer lo aggiunge alla fine del frame destinato al server. Insieme a questo, imposta l'intestazione del frame FCS/CRC, che rappresenta un meccanismo di controllo degli errori nella trasmissione.
Dopo di ciò, il frame del computer 10.1.1.10 viene inviato tramite cavi al router 10.1.1.1. Dopo aver ricevuto il frame, il router rimuove FCS/CRC, utilizzando per il controllo lo stesso algoritmo del computer. I dati non sono altro che una serie di zeri e uno. Se i dati sono danneggiati, cioè 1 diventa 0 o 0 diventa 1, oppure c’è una perdita di dati, che si verifica spesso con l'uso di un hub, il dispositivo deve rinviare il frame nuovamente.
Se il controllo FCS/CRC ha esito positivo, il router esamina gli indirizzi MAC di origine e di destinazione e li rimuove, poiché queste informazioni sono di secondo livello, e passa al corpo del frame, che contiene informazioni di terzo livello. Da queste apprende che le informazioni contenute nel frame sono destinate a un dispositivo con indirizzo IP 30.1.1.10.
Il router sa in qualche modo dove si trova questo dispositivo. Non abbiamo discusso questo aspetto quando abbiamo esaminato il funzionamento degli switch, quindi lo analizziamo ora. Il router ha 4 porte, quindi ho aggiunto ulteriori connessioni. Quindi, come sa il router che i dati per il dispositivo con indirizzo IP 30.1.1.10 devono essere inviati attraverso la porta F0/1? Perché non li invia attraverso la porta F0/3 o F0/2?
Il fatto è che il router lavora con una tabella di routing. Ogni router ha una tabella che consente di decidere attraverso quale porta trasmettere un determinato frame.
In questo caso, la porta F0/0 è configurata con l'indirizzo IP 10.1.1.1, il che significa che è collegata alla rete 10.1.1.10/24. Allo stesso modo, la porta F0/1 è configurata con l'indirizzo 20.1.1.1, quindi è collegata alla rete 20.1.1.0/24. Il router conosce entrambe queste reti perché sono direttamente collegate alle sue porte. Pertanto, l'informazione che il traffico per la rete 10.1.1.0/24 deve 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 quindi il router a sapere attraverso quali porte lavorare con le altre reti?
Vediamo che la rete 40.1.1.0/24 è collegata alla porta F0/2, la rete 50.1.1.0/24 a 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 indica che la rete 30. è collegata alla sua porta, chiamiamola 0/1, e con il primo router è collegato attraverso la porta 0/0. Questo router sa che la sua porta 0/0 è collegata alla rete 20., mentre la porta 0/1 è collegata alla rete 30., e non sa altro.
Analogamente, il primo router conosce le reti 40. e 50., collegate alle porte 0/2 e 0/3, ma non sa nulla della rete 30. Il protocollo di routing fornisce ai router le informazioni che non hanno per impostazione predefinita. Il meccanismo attraverso il quale questi router interagiscono tra loro è alla base del routing, e ci sono routing dinamico e statico.
Il routing statico implica che al primo router vengano fornite informazioni: se si deve comunicare con la rete 30.1.1.0/24, deve usare la porta F0/1. Tuttavia, quando il secondo router riceve un traffico dal server destinato al computer 10.1.1.10, non sa come procedere, poiché nella sua tabella di routing ci sono solo informazioni sulla rete 30. e 20. Quindi, anche a questo router è necessario configurare il routing statico: se riceve traffico per la rete 10., deve inviarlo attraverso la porta 0/0.
Il problema del routing statico è che devo configurare manualmente il primo router per lavorare con la rete 30., e il secondo router per lavorare con la rete 10. È semplice se ho solo 2 router, ma quando ne ho 10, la configurazione del 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 consulta la sua tabella di routing e decide di inviarlo attraverso la porta F0/1. Aggiunge al frame l'indirizzo MAC di origine XXXX.BBBB e l'indirizzo MAC di destinazione XXXX.CCCC.
Ricevuto questo frame, il secondo router "taglia" gli indirizzi MAC che appartengono al secondo livello OSI e passa alle informazioni di terzo livello. Vede che l'indirizzo IP di destinazione 30.1.1.10 appartiene alla stessa rete collegata alla porta 0/1 del router, aggiunge al frame l'indirizzo MAC di origine e l'indirizzo MAC del dispositivo di destinazione, e invia il frame al server.
Come ho già detto, poi il processo simile si ripete in direzione opposta, con la fase di handshake in cui il server invia indietro un messaggio SYN ACK. Prima di ciò, elimina tutte le informazioni superflue e mantiene solo il pacchetto SYN.
Ricevuto questo pacchetto, il secondo router esamina le informazioni ricevute, le completa e invia avanti.
Quindi, nelle lezioni precedenti abbiamo esaminato come funzionano gli switch e ora vedremo come funzionano i router. Rispondiamo alla domanda: cosa rappresenta il routing in un senso globale? Immaginate di incontrare un cartello stradale posizionato all'incrocio di una rotonda. Vedete che il primo ramo porta alla base delle Forze Aeree Reali di Fairfax, il secondo all'aeroporto, il terzo a sud. Se scegliete la quarta uscita, andrete a un vicolo cieco, mentre attraverso la quinta potete passare per il centro della città verso il castello di Braxby.
In generale, il routing è ciò che fa sì che un router prenda decisioni su dove indirizzare il traffico. In questo caso, voi, come guidatori, dovete decidere quale uscita prendere dall'incrocio. Nelle reti, i router devono prendere decisioni su dove inviare pacchetti o frame. Dovete capire che il routing consente di creare tabelle sulla base delle quali i router prendono queste decisioni.
Come ho detto, esiste il 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 a 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 dei router devono appartenere a sottoreti diverse. Il router 1 conosce solo le reti 10. e 20. e non sa niente delle altre reti. Il router 2 conosce solo le reti 20. e 30., perché sono collegate a lui, mentre il router 3 conosce solo le reti 30. e 40. Se la rete 10. vuole comunicare con la rete 40., devo informare il router 1 sulla rete 30. e che se desidera inviare un frame alla rete 40., deve utilizzare l'interfaccia per la rete 20. e inviare il frame su questa stessa rete 20.
Al secondo router devo assegnare 2 percorsi: se vuole inviare un pacchetto dalla rete 40. alla rete 10., deve usare la porta della rete 20., mentre per inviare un pacchetto dalla rete 10. alla rete 40. – la porta della rete 30. Analogamente, devo fornire al router 3 informazioni sulle reti 10. e 20.
Se avete piccole reti, configurare il routing statico è molto semplice. Tuttavia, man mano che la rete cresce, emergono sempre più problemi con il routing statico. Immaginate di aver 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, indicando: "se dovete collegarvi al router 3, utilizzate il percorso diretto"!
Esistono due tipi di protocolli di routing: il protocollo interno IGP e il protocollo esterno EGP. Il primo protocollo opera con un sistema autonomo separato, noto come dominio di routing. Immaginate di avere una piccola organizzazione con solo 5 router. Se parliamo solo della comunicazione tra questi router, intendiamo IGP; se invece utilizzate la vostra rete per comunicare con internet, come fanno i fornitori di servizi ISP, allora utilizzate EGP.
IGP utilizza 3 protocolli popolari: RIP, OSPF ed EIGRP. Il curriculum CCNA menziona solo gli ultimi due protocolli, poiché RIP è obsoleto. Questo è il protocollo di routing più semplice, ancora utilizzato in alcune situazioni, ma non garantisce la sicurezza di rete necessaria. È una delle ragioni per cui Cisco ha escluso RIP dal corso. Tuttavia, ve ne parlerò comunque, perché studiarlo aiuta a comprendere le basi del routing.
La classificazione dei protocolli EGP utilizza due protocolli: BGP e il protocollo EGP stesso. Durante il corso CCNA tratteremo solo BGP, OSPF ed EIGRP. La discussione su RIP può essere considerata un'informazione bonus, che sarà trattata in uno dei video educativi.
Ci sono anche 2 tipi di protocolli di routing: i protocolli di vettore di distanza Distance Vector e i protocolli di stato del collegamento Link State.
Il primo protocollo considera i vettori di distanza e direzione. Ad esempio, posso stabilire una connessione diretta tra il router R1 e R4, oppure fare una connessione tramite R1-R2-R3-R4. Quando parliamo di protocolli di routing che utilizzano il metodo di vettore di distanza, la connessione sarà sempre effettuata seguendo il percorso più breve. Non importa che questa connessione abbia una velocità minima. Nel nostro caso è di 128 kbit/s, che è di gran lunga più lenta della connessione lungo il percorso R1-R2-R3-R4, dove la velocità è di 100 mbit/s.
Consideriamo il protocollo di routing distance-vector RIP. Aggiungerò la rete 10. davanti al router R1 e la rete 40. dietro al router R4. Supponiamo che in queste reti ci siano molti computer. Se voglio stabilire una connessione tra la rete 10. R1 e la rete 40. R4, allora assegnerò a R1 un routing statico del tipo: «se è necessario connettersi alla rete 40., usa la connessione diretta con il router R4». In questo modo, su tutti e quattro i router, dovrò configurare manualmente RIP. Pertanto, la tabella di routing di R1 comunicherà automaticamente che se la rete 10. desidera connettersi alla rete 40., deve utilizzare la connessione diretta R1-R4. Anche se un percorso alternativo risulta più veloce, il protocollo Distance Vector sceglierà comunque il percorso più breve con la minore distanza di trasmissione.
OSPF è un protocollo di routing a stato dei collegamenti, che valuta sempre lo stato dei segmenti di rete. In questo caso, valuta la velocità dei collegamenti e, se rileva che la velocità di trasmissione del traffico sul collegamento R1-R4 è molto bassa, sceglie un percorso con una maggiore velocità, R1-R2-R3-R4, anche se la sua lunghezza supera quella del percorso più breve. Così, se configuro il protocollo OSPF su tutti i router, quando cerco di connettere la rete 40. con la rete 10., il traffico verrà inviato attraverso il percorso R1-R2-R3-R4. Pertanto, RIP è un protocollo distance-vector, mentre OSPF è un protocollo di routing a stato dei collegamenti.
C'è un altro protocollo, l'EIGRP, un protocollo di routing proprietario di Cisco. Se parliamo di dispositivi di rete di altri produttori, ad esempio Juniper, essi non supportano EIGRP. È un ottimo protocollo di routing, molto più efficiente di RIP e OSPF, ma può essere utilizzato solo in reti basate su dispositivi realizzati da Cisco. Più avanti parlerò in dettaglio di quanto sia buono questo protocollo. Per ora, faccio notare che EIGRP combina le caratteristiche dei protocolli distance-vector e dei protocolli di routing a stato dei collegamenti, rappresentando un protocollo ibrido.
Nel prossimo video, ci avvicineremo allo studio dei router Cisco, parlerò un po' del sistema operativo Cisco IOS, progettato sia per gli switch che per i router. Spero che nei corsi del giorno 19 o 20 inizieremo ad approfondire i protocolli di routing e mostrerò come configurare i router Cisco con esempi di piccole reti.
Grazie per rimanere con noi. Ti piacciono i nostri articoli? Vuoi vedere più contenuti interessanti? Supportaci effettuando un ordine o raccomandando ai tuoi amici. Sconto del 30% per gli utenti di Habr su un'alternativa unica ai server entry-level, progettata da noi per te: (disponibili opzioni con RAID1 e RAID10, fino a 24 core e fino a 40GB DDR4).
Dell R730xd a metà prezzo? Solo da noi nei Paesi Bassi! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — a partire da $99! Scopri di più su
Fonte: habr.com
