In questo articolo parleremo di:

• Routing
• Transport
• DHCP
• NTP
• NAT
• OSPF

Routing

Router:

Sono device di rete Layer 3 (network) che collega due o più reti e instrada i pacchetti di dati tra di esse. comunemente utilizzato per connettere reti locali (LAN) e reti (WAN).

Alcune delle caratteristiche principali di un router sono:

• Interfacce Gigabit Ethernet
• Slot modulari NIM Network Interface Module

La GigabitEthernet0/0 dispone di due porte per una singola interfaccia, non si possono usare contemporaneamente entrambe.

• porta fisica RJ-45 rame per connessione alla LAN
• altra porta fisica SFP supporta connessioni in fibra ottica, WAN

Inizialmente le interfiaccie dei router cisco sono disabled, inoltre non instrano i pacchetti se non viene configurato IP e maschera.

Sia su router e switch è disponibile una porta ausiliare dove è possibile per un amministratore collegarsi e impartire comandi, si possono collegare anche linee telefoniche, per impartire comandi dalla CLI.

IP Routing:

è il processo di inoltro dei pacchetti IP, che consente di trasferire i pacchetti attraverso l'intera rete TCP/IP, dal dispositivo che li genera fino al dispositivo di destinazione. In altre parole, l'IP routing consegna i pacchetti IP dall'host mittente all'host destinatario.

Flusso:

-Instradamento endo to end si basa sulla logica del livello di rete di host e router

Per prima cosa l’host controlla se il pacchetto è diretto alla stessa rete dove è presente, per fare ciò controlla il proprio IP, da qui sceglie fra le due opzioni:

• Se la destinazione è locale, prima recupera il MAC dalla tabella ARP, poi incapsula il pacchetto con un frame data-link con l’indirizzo destinatario
• Se la destinazione non è locale, recupera il MAC address del gateway, da qui incapsula il pacchetto a livello data-link

Nel secondo caso il router deve eseguire la maggior parte del lavoro;

• Innanzitutto controlla che non ci siano errori secondo il campo FCS (Frame Check Sequence)
• Indirizzo di destinazione è quello del router o broadcast appropriato

Se ci sono problemi il pacchetto viene scartato

Se supera i controlli;

• viene estrapolato il frame data-link
• decide l’instradamento secondo la tabella di routing
• incapsula il frame con le nuove informazioni data-link
• trasmette il frame

Tabella di routing:

• connected routes: configurazione con comando 'ip address', l'interfaccia deve essere in stato funzionante ovvero in modalita up, aggiunge automaticamente la sottorete alla tabella di routing
• static routes: comando 'ip route' sul router locale
• protocolli di routing: permette invece che i vari router possano comunicare dinamicamente e imparare i percorsi

Tabella ARP: elenca gli indirizzi IPv4 e gli indirizzi MAC corrispondenti dei vari host connessi alla stessa sottorete del router.

Tipologie di route:

• network route: indica una sottorete o un itera rete di calsse
• default route: fa match tutti gli indirizzi IP di destinazione
• host route: indica un host specifico

Floating static route: si usa per creare un percorso di backup, se il percorso principale non è disponibile, il router passa al percorso di backup.

Static default route: innoltrare il pacchetto in base alla rotta predefinita.

Possibili errori:

• percorsi statici errati che appaiono nella tabella di routing
• percorso statico non appare nella tabella di routing

Quando piu di un percorso fa match viene usato quello con il prefix più maggiore.

VLAN routing:

• Utilizzo router con interfaccia LAN del router e un cavo lan per ogni VLAN (in genere non utilizzato)

• ROAS (Router on a stick): un router con un trunk VLAN collegato ad uno switch LAN

  

  Utilizza il trunking per creare una logical router interface, ogni vlan deve avere ip/maschera associata

  deve essere configurato manualmente

• Utilizzo di uno switch Layer 3 con switched virtual interfaces (SVI)

• Utilizzo di uno switch Layer 3 con interfaccie instradate

OSPF - Open Shortest Path First

Protocollo di routing:

Un insieme di messaggi, regole e algoritmi utilizzati dai router per l'apprendimento dei percorsi.

• Rotte statiche
• Rotte connesse
• Rotte apprese con routing dinamico

In sintesi:

• Apprendere e Diffondere informazioni di routing
• Scegliere il percorso migliore

Interior gateway protocls IGP: per singolo sitema autonomo AS

Maggiormente diffuso:

• OSPF
• EIGRP

Algoritmi maggiormente utilizzati:

• Distance Vector
  • Routing Information Protocol RIP
• Distance Vector Avanzato
• Link-state

Exterior gateway Protocols EGP: usato tra diversi sistemi autonomi

Si usa per il Border Gateway Protocol BGP

Entriamo nel dettaglio di OSPF

organizza le informazioni utilizzando i link-state advertisement LSA e il database link-state LSDB,

sono strutture dati con poche informazioni e localizzata su una porzione di rete o una topologia della rete

Quando la rete esegue un flooding di LSA i router man mano che inviano i pacchetti chiedono al router vicino se ha già quel LSA, se già presente non lo inoltra altrimenti lo invia, questo permette di evitare loop e traffico, nel caso un LSA cambi informazioni si esegue un reflood, i reflood vengono eseguiti in base al timer di ciascun LSA, default 30 min

Utilizza l’algoritmo di Dijkstra per elaborare le migliori route, l’analisi avviene su LSDB, ha tre fasi principali:

• Becoming neighbors, relazione diretta fra due router dove si collegano allo stesso link, possono scambiare i propri LSDB
• Exchanging databases, processo di invio dei LSA ai vicini
• Adding the best routes, Calcola sulla propria copia del LSDB le route migliori e le aggiunge alla routing table

Per diventare neighbors i router devono avere entrambi OSPF sullo stesso data-link, collegati alla stessa VLAN, collegamento seriale e WAN Ethernet, poi iniziano a scambiarsi Hello OSPF con dentro tutte le informazioni necessarie. Gli Hello contengo il RID, di ciascun router.

per scoprire altri router invia pacchetti OSPF Hello multicast

Una volta che avviene lo scambio e la verifica dei dati OSPF attribuisce lo stato 2-way, questo stato significa che entrambi i device rispettano i requisiti per diventare neighbours.

Terminata la fase di neighbours i due router iniziano a scambiarsi LSA finchè non è stato condiviso/ricevuto l’intero LSDB, da qui in poi i router per mantenere lo stato di neighbours e LSDB eseguono queste azioni:

• Invio di messaggi Hello secondo il Dead Intervall
• Flooding LSA per ogni modifica
• Flooding LSA al termine del timer di vita, default 30 min

Quando completano lo scambio sono in stato full

Per il mantenimento dei vicini, flooding ogni 30 min

DR: router designato

BDR: router di backup

La migliore rotta si calcola con SPF

Aree OSPF: per dividere la rete in aree più piccole

Suddividere LSDB in vari database più piccoli, la suddivisione tipica è per area, un’area è come una VLAN, raccoglie diversi device in una sottorete, in questa maniera il calcolo delle route è ridotto e il database si limita sulle route dell’area.

Tipologia di LSA:

Comandi utili:

show ip ospf neighbor
show ip ospf database
show ip route

OSPF Passive Interface - Interfaccia che non invia né riceve pacchetti OSPF ma la sua rete viene comunque pubblicizzata nel dominio OSPF. Utile per risparmiare banda e aumentare la sicurezza.

OSPF broadcast network - Rete che permette comunicazioni multicast/broadcast dove un router viene eletto DR (Designated Router) per centralizzare e ottimizzare lo scambio di informazioni di routing.

OSPF default routes - Route predefinite che un router OSPF può pubblicizzare nel dominio per indicare il percorso verso reti esterne quando non esiste un percorso specifico.

OSPF Load Balancing - Capacità di OSPF di distribuire il traffico su percorsi multipli con costo uguale verso la stessa destinazione, ottimizzando l'utilizzo delle risorse di rete.

Transport

Il livello 4 della pila OSI " con importanti funzioni di error recovery e flow control"

TCP:

Peremette di controllare il flusso e la ritrasmissione.

HEADER:

UDP:

Necessita di meno byte nella sua intestazione, non rallenta il trasfermimento dei dati, inoltre utile per le applicazoni che non richiedono un controllo degli errori esempio VoIP

HEADER:

UDP e TCP:

• Multiplexing: indica al computer quali applicazioni devono ricevere le informazioni, utilizzando la destination port per identificarla

Solo TCP:

• Connection Establishment and Termination:

  Instaurazione della connessione con l'inizializazione dei campi Sequence e Acknowledgment

• Error Recovery and Reliability

  Numera i byte utilizzando i campi Sequence e Acknowledgment, per raggiugnere l'affidabilità

• Flow control using windowing:

  Implementa il controllo del flusso utilizzando il concetto di finestra, si applcia alla quantità.

IANA:

DHCP

Dynamic host configuration protocol

E' un protocollo che fornisce automaticamente un host ip con l'indirizzo ip e altre informazioni di configurazione correlati.

Esistono:

• dinamico: metodo classico, affitto a tempo dell'ip dai vari host
• automatico: viene scelto dal server da un pool di indirizzi
• statico: MAC-IP fissa

Vantaggi:

• Configurazione degli indirizzi ip affidabile
• Riduzione di amministrazione della rete
• Configurazione centralizzata configurabile
• Gestione efficiente delle modifiche
• Innoltro di messaggi DHCP tramite agente

NTP - Network Time Protocol

Protocollo per la sincronizzazione di più orologi di rete attraverso un sistema distribuito di cient e server.

Si basa sul protocollo User Datagram Protocol

Con una precisione al nanosecondo, utilizza UTC (cordinated universal time)

Punti forti:

• universale
• minimizzazione errori
• scalabile
• accuratezza
• non risente di errori temporanei della connessione, lo calcola prendendo i dati del passato

Vesione semplificata SNTP

NAT - Network Address Translation

In sintesi permette di far comunciare all'esterno anche un host con un ip privato perche li viene assegnato quello del router

• PAT - Port Address Translation: il più diffiso permette di usare un solo ip pubblico diferrenziando le connessioni con il numero di porta

• Static Nat: Ip privato specifico associato ad un Ip pubblico specifico

• Dynamic Nat: similare ma la mappatura è dinamica e non fissa

Vantaggi: sicurezza (nasconde ip privati), risparmio ip pubblici.

See you in the next post! Stay Tuned!