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Routing e protocolli di routing: concetti base

Scritto da Alessio Carta il . Inserito in Livello 3 - rete . Visite: 12582

Nella tecnologia delle reti informatiche un router è letteralmente un instradatore, cioè un dispositivo di rete che si occupa di instradare pacchetti informativi lavorando al livello 3 (rete) del modello OSI. Per garantire affidabilità e ottimizzazione dei collegamenti anche in presenza di reti complesse, diverse tra loro e variamente interconnesse, i router hanno bisogno di una tabella di routing, dove sono memorizzate le rotte da utilizzare per il raggiungimento di determinate reti.

Le tabelle di instradamento possono essere popolate con una combinazione di diversi metodi:

  • Routing statico: le tabelle di routing sono compilate da una persona (amministratore di rete) e i valori di tali tabelle non cambiano per nessun motivo fino a quando l'amministratore di rete non li cambia.
  • Routing dinamico: le tabelle vengono continuamente aggiornate e modificate in base ai cambiamenti della rete (caduta di una rete, inserimento di una rete) mediante dei protocolli chiamati appunto Routing Protocol. Le tabelle dipendono dalle informazioni raccolte tramite questi protocolli, che catturano informazioni sulla topologia della rete, sul costo dei cammini e sullo stato degli elementi che la compongono.

Il Routing statico fornisce servizi di inoltro senza l'overhead associato ai protocolli di routing dinamico. Quest’aspetto è importante nelle reti aziendali, dove i router fanno uso della larghezza di banda, della memoria e delle risorse di elaborazione per funzionalità quali NAT/PAT, packet filtering, e altri servizi. Il routing statico fornisce una maggiore sicurezza rispetto al routing dinamico, in quanto non sono necessari aggiornamenti di routing da inviare sulla rete: ad esempio, un hacker potrebbe intercettare gli aggiornamenti del routing dinamico per ottenere informazioni su una rete. Tuttavia, il routing statico non è esente da problemi; richiede tempo e precisione da parte dell'amministratore di rete, che deve immettere manualmente le informazioni di routing; un semplice errore di battitura in un percorso statico può portare a tempi di inattività della rete e perdita di pacchetti; se una rotta statica cambia, si verificano in rete errori di routing e problemi risolvibili solo dopo una riconfigurazione manuale da parte dell’amministratore. Il routing statico, per i motivi esposti, è poco pratico per l'uso in ambiente enterprise, dove si preferisce l’uso del routing dinamico e dei relativi protocolli di routing.

 

Protocolli di routing dinamico

All’interno del routing dinamico i protocolli di routing possono essere:

  • Distance-Vector: inviano tutta o parte della tabella di routing ai soli router vicini. Un router che esegue un protocollo distance vector non conosce l'intero percorso verso una destinazione, ma conosce solo la distanza e la direzione verso quella rete. La direzione è data dal router vicino (next-hop) utilizzato per raggiungere la rete remota, la distanza è data dalla metrica. Direzione e distanza formano un vettore.
  • Link-State: conosciuti anche come shortest path first, trasferiscono le informazioni di routing a tutti i nodi: ogni router presente in rete acquisisce informazioni sui router adiacenti ed inoltra queste informazioni a tutti gli altri nodi. Ogni nodo memorizza i pacchetti ricevuti e costruisce una mappa completa e aggiornata della rete: il Link State Database. I protocolli link-state richiedono più risorse hardware (CPU e memoria) rispetto ai distance-vector, ma sono meno soggetti al routing loop. In pratica, mentre link-state spedisce piccoli aggiornamenti a tutti, distance-vector spedisce grossi aggiornamenti e solo ai router vicini.

Inoltre, a seconda che siano usati all’interno di sistemi autonomi (AS, Autonomous Systems) piuttosto che per il collegamento di AS diversi, i protocolli di routing dinamico si suddividono in:

  • Interior Gateway Protocol
  • Exterior Gateway Protocol

Per chiarire meglio questa distinzione, bisogna aggiungere che un Autonomous System è un insieme di router e reti facenti capo ad una medesima amministrazione. All’interno di uno stesso AS è previsto l’uso di uno o più protocolli IGP (Interior Gateway Protocol), con i quali ogni router può instradare un messaggio a un altro router appartenente allo stesso AS. Se invece è necessario raggiungere un router appartenente ad un differente AS, il messaggio viene inviato attraverso una coppia di router particolari detti exterior router, come mostrato in figura.

 

 

Distanza amministrativa

Su un router possono coesistere rotte statiche, configurate manualmente da un amministratore di rete, e rotte dinamiche, apprese tramite protocolli di routing. Tutte le rotte definiscono una tabella di routing; la precedenza di una rotta rispetto ad un’altra è stabilita mediante la "distanza amministrativa" (AD, administrative distance): più è basso questo valore più la rotta viene considerata attendibile. Le reti direttamente connesse alle interfacce del router hanno una AD pari a 0; le rotte statiche hanno AD 1; i protocolli di routing hanno distanze diverse, riassunte nella tabella a lato.

 

Il concetto di default route

Una tabelle di routing non può contenere riferimenti per ogni rete presente su Internet: esiste un tipo speciale di route statica, chiamato default route, che specifica un gateway da utilizzare quando la tabella di routing non contiene una rotta per una destinazione. L'indirizzo di rete e la subnet mask della default route sono entrambi indicati come 0.0.0.0. Se un router non trova una precisa corrispondenza per una rete, utilizzerà la rotta di default per inoltrare il traffico verso quella rete.

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