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ネットワーク技術II
第10.2課
IPルーティングプロトコル
http://www.info.kindai.ac.jp/NetEngII
38号館4階N-411 内線5459
[email protected]
ネットワーク層の役割
ルーティング
ルーテッドプロトコルと
ルーティングプロトコル
ルーテッドプロトコル
ルータによりルートを指定できるプロトコル
 ネットワークを経由してデータを転送する
 IP, IPX, AppleTalk, DECnet, XNS等

ルーティングプロトコル
ルーティングを実現するプロトコル
 データを転送する最適パスを選択する
 RIP, IGRP, OSPF, EIGRP, BGP等

ルーテッドプロトコル
ルーテッドプロトコルは手紙の送り方
1.
2.
3.
4.
90
住所, 電話番号を書き切手を貼る
送信元地域の郵便局が収集
宛先地域の郵便局に配信
宛先の郵便受けに配達
-
5 7 78502
近小大
畿若阪
府
大江
3 東
学大
-
4
阪
1 市
〒
〒
〒
郵便局
郵便局
〒
ルーテッドプロトコル
ルーテッドプロトコルが決めること
郵便番号, 住所
 封筒の大きさ
 住所を書く位置、切手を貼る位置
 収集時刻, 配達時刻

-
5 7 78502
90
近小大
畿若阪
府
大江
3 東
学大
-
4
阪
1 市
ルーテッドプロトコルの機能
ルータが宛先を決定し配送するのに充分
な情報(アドレス)を提供
パケットのフィールドの形式と用途を規定
(郵便の場合)
郵送に必要な情報(郵便番号,住所)を提供
封筒の大きさ, 住所を書く位置, 切手を貼
る位置等を規定
ルーティングプロトコル
ルーティングプロトコルは配送経路の決定
宛先
東京
広島
徳島
中国地方
経路
名神を東へ
山陽道を西へ
明石海峡大橋を南へ
〒
郵便局
中部地方
ルーティングプロトコル
ルーティングプロトコル(郵便)が決めること

配送経路
 最短経路
 一番早く着く経路
 一番安上がりな経路
 空いている経路
〒
〒
郵便局
郵便局
ルーティングプロトコルの機能
ルート情報を共有するメカニズムを提供
他のルータと交信しルーティング表を維持
(郵便の場合)
道路の通行規制や渋滞等の情報を共有す
るメカニズムを提供
他の郵便局と連絡を取り配送経路を確定
IPとルーティング
IPはルーティングプロトコルの決定に基き
最も効率的なルートを選択する
ホストBへは
右上へ転送
するのが速い
ホストA
ホストB
ルーティング表
192.168.1.0/24
172.17.0.0/16
シリアル0 シリアル0
10.0.0.0/30
イーサネット1
イーサネット0
イーサネット1
イーサネット0
192.168.2.0/24
172.16.0.0/16
ネットワーク
インタフェース
ネットワーク
インタフェース
10.0.0.0/30
シリアル0
10.0.0.0/30
シリアル1
172.16.0.0/16
シリアル0
172.16.0.0/16
イーサネット1
172.17.0.0/16
シリアル0
172.17.0.0/16
イーサネット0
192.168.1.0/24 イーサネット1
192.168.1.0/24 シリアル0
192.168.2.0/24 イーサネット0
192.168.2.0/24 シリアル0
ルータの機能
ルーティング表の維持

ネットワーク情報を他のルータに伝える
パケットの転送

ルーティング表に従いパケットを適切なインタ
フェースにスイッチング
(参考)スイッチの機能
フレームの転送

ARP表に従いフレームを適切なインタフェース
にスイッチング
ルータとスイッチ
LAN
MACアドレスに基づく
レイヤ2スイッチング
WAN
IPアドレスに基づく
レイヤ3ルーティング
ARP表
IPアドレス
198.150.11.163
FE-ED-F9-EF-ED-EC
MACアドレス
198.150.11.166
198.150.11.163
E
FE-ED-F9-EF-65-FD
198.150.11.165
1
FE-ED-F9-EF-AB-87
E
2
FE-ED-F9-EF-ED-EC
198.150.11.165
FE-ED-F9-EF-AB-87
198.150.11.166
FE-ED-F9-EF-65-FD
198.150.11.41
FE-ED-F9-FE-36-D8
198.150.11.42
FE-ED-F9-FE-25-89
198.150.11.45
FE-ED-F9-FE-44-AF
198.150.11.45
198.150.11.41
FE-ED-F9-FE-44-AF
FE-ED-F9-FE-36-D8
イーサネット1
198.150.11.42
FE-ED-F9-FE-25-89
イーサネット2
直接接続
ルーティング表
10.0.0.0/30
シリアル1
直接接続
IGRP
10.0.0.4/30
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.201.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.202.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
静的
166.23.0.0/16
シリアル1
ルータ2
2
学習方法ネットワーク
インタフェースネクストホップホップ
直接接続 205.23.25.0/24
イーサネット1 直接接続
直接接続 205.23.26.0/24
イーサネット2 直接接続
ルータ1
205.23.25.0/24 E1
E2
205.23.26.0/24
10.0.0.0/30
S1 S1
ルータ2
0
0
135.202.0.0/16
0
E1
E2 135.201.0.0/16
S2
S1 10.0.0.4/30
E1 166.23.0.0/16
ルータとスイッチの機能比較
ルータ
速度
遅
3
レイヤ
IP
アドレッシング
コリジョンドメイン分割する
ブロードキャストドメイン
分割する
ブロードキャスト
ブロック
セキュリティ
高
スイッチ
ハブ
中
速
2
1
MAC
無
分割する分割しない
分割しない分割しない
フォワードフォワード
低
無
ルーティング手順
1. ルーティング表作成
172.16.2.0/24
ルータ1
10.120.2.0/24
E0
S0
172.16.3.0/24
ルータ0
学習方法 S1
宛先ネットワークインタフェース
ネクストホップホップ
直接接続
10.120.2.0/24
イーサネット0
直接接続
0
RIP
IGRP
ルータ2
172.16.2.0/24
172.16.3.0/24
シリアル0
シリアル1
ルータ1
ルータ2
3
2
ルーティング手順
2. ルーティング表に従いパケット転送
172.16.2.0/24
To:172.16.2.25
ルータ1
10.120.2.0/24
To:172.16.3.187
E0
S0
172.16.3.0/24
ルータ0
S1
宛先ネットワークインタフェース
ルータ2
10.120.2.0/24
172.16.2.0/24
172.16.3.0/24
イーサネット0
シリアル0
シリアル1
デフォルトルート
ルーティング表のどのルートにも合致しな
いパケットをルーティング
一般には静的ルートで設定する
 宛先ネットワークアドレス 0.0.0.0
 サブネットマスク 0.0.0.0
デフォルトルート
WAN
To : 165.23.76.3
172.16.0.0/16
192.168.1.0/24
E0
S1
S0
192.168.2.0/24
10.0.0.0/30
192.168.3.0/24
E1
172.17.0.0/16
ネットワーク
宛先
10.0.0.0 /30
172.16.0.0 /16
172.17.0.0 /16
192.168.1.0 /24
192.168.2.0 /24
192.168.3.0 /24
0.0.0.0 /0
S0
E0
E1
S0
S0
S0
S1
ルーティング
静的ルーティング

ネットワーク管理者がルータに手動で設定
動的ルーティング

ルーティングプロトコルがトポロジやトラフィッ
クの変更に合わせて自動的にルート調整
静的ルーティング
管理者が各ルータに手動でルートを設定
宛先ネットワークごとに以下のどちらかを設定
 出口のインタフェース
 ネクストホップ(隣のルータ)のIPアドレス
 ルータに直接接続しているネットワークは設定
の必要無し

静的ルーティング
10.0.0.2/30
E0
172.16.0.0/16
S0
192.168.1.0/24
S1
172.17.0.0/16
10.0.0.6/30
ネットワーク
インタフェース
ネクストホップ
192.168.1.0 /24 直接接続なので設定の必要無し
172.16.0.0 /16 シリアル0
10.0.0.6
172.17.0.0 /16
静的ルーティングを使う場合
デフォルトルート
小規模なネットワーク
宛先への経路が1つしか無い場合
電話回線等の常時接続ではない場合の回
線を使う場合
動的ルーティング
ルーティングプロトコルがトポロジやトラ
フィックの変更に合わせて自動的にルート
調整
内部ゲートウェイプロトコル
 RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS
 外部ゲートウェイプロトコル
 BGP

ルートの決定
〒
郵便局
渋滞
2t
50
80 500円
3m
通行止
30
40
4m
〒
郵便局
徐行
ルーティングメトリック
ルーティングプロトコルは様々なメトリック
に基づいて最適パスを決定
ホップ数
 帯域幅
56Kbps
 遅延
 信頼性
 負荷
¥2,000/月
 コスト

10μs
¥1,000/月
25μs
1544Mbps
ルーティングプロセス
ルーティング表の情報
学習方法ネットワーク
インタフェースネクストホップホップ
直接接続 10.0.0.0/30
シリアル1
直接接続
0
IGRP
10.0.0.4/30
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.201.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.202.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
静的
166.23.0.0/16
シリアル1
ルータ2
直接接続 205.23.25.0/24
135.202.0.0/16
2
イーサネット1 直接接続
0
直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット2 直接接続
ルータ1
ルータ2
0
205.23.25.0/24 E1
E2
205.23.26.0/24
10.0.0.0/30
S1 S1
E1
E2 135.201.0.0/16
S2
S1 10.0.0.4/30
E1 166.23.0.0/16
ルーティング表の情報
学習方法ネットワーク
インタフェースネクストホップホップ
直接接続 10.0.0.0/30
シリアル1
直接接続
0
IGRP
10.0.0.4/30
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.201.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.202.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
静的
166.23.0.0/16
シリアル1
ルータ2
直接接続 205.23.25.0/24
135.202.0.0/16
2
イーサネット1 直接接続
0
直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット2 直接接続
ルータ1
ルータ2
0
205.23.25.0/24 E1
プロトコルタイプ
E2
エントリを作成した
ルーティングプロトコル
205.23.26.0/24
10.0.0.0/30
S1 S1
E1
E2 135.201.0.0/16
S2
S1 10.0.0.4/30
E1 166.23.0.0/16
ルーティング表の情報
学習方法ネットワーク
インタフェースネクストホップホップ
直接接続 10.0.0.0/30
シリアル1
直接接続
0
IGRP
10.0.0.4/30
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.201.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.202.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
静的
166.23.0.0/16
シリアル1
ルータ2
直接接続 205.23.25.0/24
135.202.0.0/16
2
イーサネット1 直接接続
0
直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット2 直接接続
ルータ1
ルータ2
0
205.23.25.0/24 E1
10.0.0.0/30
S1 S1
出力インタフェース
E2
宛先へデータを出力する
インタフェース
205.23.26.0/24
E1
E2 135.201.0.0/16
S2
S1 10.0.0.4/30
E1 166.23.0.0/16
ルーティング表の情報
学習方法ネットワーク
インタフェースネクストホップホップ
直接接続 10.0.0.0/30
シリアル1
直接接続
0
IGRP
10.0.0.4/30
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.201.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.202.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
静的
166.23.0.0/16
シリアル1
ルータ2
直接接続 205.23.25.0/24
135.202.0.0/16
2
イーサネット1 直接接続
0
直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット2 直接接続
ルータ1
ルータ2
0
205.23.25.0/24 E1
10.0.0.0/30
S1 S1
E1
E2 135.201.0.0/16
ネクストホップ
E2
S2
宛先がルータに直接接続されているか
10.0.0.4/30
S1
接続されていないならどのルータへ転送するのか
E1 166.23.0.0/16
205.23.26.0/24
ルーティング表の情報
学習方法ネットワーク
インタフェースネクストホップホップ
直接接続 10.0.0.0/30
シリアル1
直接接続
0
IGRP
10.0.0.4/30
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.201.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
RIP
135.202.0.0/16
シリアル1
ルータ2
1
静的
166.23.0.0/16
シリアル1
ルータ2
直接接続 205.23.25.0/24
135.202.0.0/16
2
イーサネット1 直接接続
0
直接接続 205.23.26.0/24 イーサネット2 直接接続
ルータ1
ルータ2
0
205.23.25.0/24 E1
10.0.0.0/30
S1 S1
E1
E2 135.201.0.0/16
ルーティングメトリック
E2
S2
ルーティングプロセスごとに使用するメトリックは違う
10.0.0.4/30
S1
RIPならホップ, IGRPなら帯域幅, 負荷, 遅延, 信頼度
E1 166.23.0.0/16
205.23.26.0/24
ルーティング表の維持
ルータ同士が互いに通信してルーティング
表が維持される
ネットワーク1
僕にはネットワーク1,2,3
が繋がっているよ
ネットワーク1宛は
ルータ2経由で
ルータ1へ送ろう
ルータ3
ネットワーク2
ルータ1
ネットワーク3
ルータ2
ルータ4
僕の隣のルータ1に
ネットワーク1,2,3が
繋がっているよ
ルータ5
ルーティングプロトコルの必要性能
最適化能力

最適ルートを選択する能力
単純でオーバヘッドが小さい

CPU,メモリへの負荷が小さい
堅牢性と安全性

ハードの故障・高負荷・異常事態でも機能
柔軟性

ネットワークの変化に素早く対応
高速なコンバージェンス(収束)

全てのルータでルートの合意が高速
ルーティングメトリック
帯域幅リンクのデータ容量
遅延
リンクを通過するのにかかる時間
負荷
ルータやリンクで行われる処理の量
信頼度リンクのエラー発生率
ホップ
経由するルータの数
ティックデータリンク上の遅延
コスト
帯域幅、費用などに基づいて決める任意の値
内部ゲートウェイプロトコルと
外部ゲートウェイプロトコル
IGPs（Interior Gateway Protocols）
自律システム内でルーティングするプロトコル
 RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS等

EGPs(Exterior Gateway Protocols)
自律システム間をルーティングするプロトコル
 BGP等

自律システム

共通の管理ドメイン下にあるネットワーク
内部ゲートウェイプロトコルと
外部ゲートウェイプロトコル
IGPs : RIP, IGRP
EGPs : BGP
自律システム1
自律システム2
ルーティングプロトコルのクラス
ディスタンスベクタ

各リンクへの距離・時間・方向(ベクトル)に基
づいてルーティング
リンクステート

各ルータでネットワークトポロジを構築
ディスタンスベクタ
ディスタンスベクタは標識

各交差点に目的地の方向・距離・時間の情報
東京へ
↑京都20km 20分
→東京500km 7時間
←岡山80km 90分
↑長野70km 100分
→東京300km 4時間
←大阪200km 3時間
大阪
愛知
ディスタンスベクタ
To:145.20.23.2
145.23.0.0は
右へ2ホップ
145.23.0.0は
下へ1ホップ
145.23.0.0は
右に接続
145.23.0.0
ディスタンスベクタの更新
23.0.0.0へは2ホップ
23.0.0.0へは
S1から2ホップ
23.0.0.0へは1ホップ
S0
S1
S2
23.0.0.0/8
23.0.0.0へは3ホップ
リンクステート
リンクステートは道路地図(渋滞情報付)

各交差点に道路網の情報
東京へ
大阪
愛知
リンクステート
To:145.20.23.2
145.23.0.0は
右→下→右
145.23.0.0
リンクステートの更新
?
?
?
?
S0
S1
S2
23.0.0.0/8
?
?
ディスタンスベクタと
リンクステート
クラス
ルータの更新タイミトポロジ変化ルート計算ルーティング
保持情報ング
時の対応
ループ
ディスタン距離
スベクタ方向
リンクス
テート
トポロジ
定期的
遅い
単純
発生し易い
トポロジ
変化時
速い
複雑
発生しにくい
内部ゲートウェイプロトコル
RIP (Routing Information Protocol)
IGRP (Interior Gateway Routing
Protocol)
EIGRP (Enhanced Interior Gateway
Routing Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)
IS-IS (Intermediate System-toIntermediate System)
RIP
(Routing Information
Protocol)
クラス : ディスタンスベクタ
メトリック : ホップ
ルータ1
205.23.25.0/24 E1
ホップ0
(直接接続)
E2
ホップ0
205.23.26.0/24
10.0.0.0/30
S1 S1
ルータ2
135.202.0.0/16
ホップ1
E1
E2 135.201.0.0/16
ホップ1
S2
S1 10.0.0.4/30
E1 166.23.0.0/16
ホップ2
RIPのルーティング
ホップ3
S0
S1
ホップ2
142.120.0.0/16
ネットワーク
インタフェースホップ
2
142.120.0.0 / 16 シリアル1
RIPの最大ルータ数
15ホップまで

16ホップ以上はRIPではルーティング不可
RIPv1とRIPv2
アドレスクラスサブネット化
サブネット
情報
1
クラスフル同じ大きさのサブネットのみ
送らず
2
クラスレスネットワーク毎に変更可
送る
バー
ジョン
クラスフルネットワーク
192.168.1.0/26
192.168.1.128/26
192.168.2.0/26
192.168.1.64/26
192.168.1.192/26
全てのネットワークがサブネットマスク 255.255.255.192
RIPv1 でルーティング可能
クラスレスネットワーク
192.168.1.0/24
192.168.2.128/26
192.168.1.224/30
192.168.2.0/25
192.168.1.192/27
ネットワークごとにサブネットマスクが異なる
RIPv1 でルーティング不可能 RIPv2ならルーティング可能
IGRP
(Interior Gateway Routing Protocol)
クラス : ディスタンスベクタ
メトリック : 帯域幅, 遅延, 信頼性, ロード

帯域幅


遅延


パス全体の累積インタフェース遅延
信頼性


パス内の最小帯域幅の値
宛先までのリンク上の信頼性(エラー率)
ロード

宛先までのリンク上の負荷
IGRPのメトリック
メトリック = 帯域幅+遅延(デフォルト)
メトリック = [K1×帯域幅+K2×帯域幅÷(256負荷)+K3×遅延]×K5÷[信頼度+K4]
IGRPのルーティング
メトリック:帯域幅の場合
155Mbps
155Mbps
S0
1544Mbps
1544Mbps
64Kbps
56Kbps
S1
56Kbps
142.120.0.0/16
ネットワーク
インタフェースホップ帯域幅
3
155Mbps
142.120.0.0 / 16 シリアル0
EIGRP
(Enhanced IGRP)
クラス : 拡張ディスタンスベクタ

ディスタンスベクタ + リンクステート

両者の長所を取り入れたクラス
メトリック : 帯域幅, 遅延, 信頼性, ロード
IGRPと互換性有り
OSPF
(Open Shortest Path First)
クラス : リンクステート
メトリック : 帯域幅
大規模ネットワークに対応
各ルータがネットワークトポロジを収集し最
短経路を計算する
BGP
(Border Gateway Protocol)
外部ゲートウェイプロトコル

自律システム間をルーティング
クラス : パスベクタ
メトリック : 使用せず

ネットワークポリシーに基づいてルーティング
各ルーティングプロトコルの特性
内
プロトコル
外
メトリック
RIPv1
内
部
RIPv2
内
部
ホップ
IGRP
内
部
帯域幅、負荷、
遅延、信頼度
内
EIGRP 部
帯域幅、負荷、
遅延、信頼度
OSPF
内
部
IS-IS
BGP
ホップ
最大
ホップ
クラス
学習
レス
更新
クラス
30秒おき
ディスタンスクラス
ベクタ
フル
CCNA
30秒おき
ディスタンスクラス
ベクタ
レス
CCNA
255 90秒おき
ディスタンスクラス
ベクタ
フル
CCNA
30秒おき or
トポロジ変化時
拡張ディスクラス
タンスベクタレス
CCNA
トポロジ変化時
リンク
ステート
クラス
レス
トポロジ変化時
リンク
ステート
クラス範囲
外
レス
トポロジ変化時
パスベクタ
15
15
224
帯域幅
無制
限
内
部
帯域幅
無制
限
外
ネットワーク
無制
2
3
2
3
CCNA
3
クラス範囲

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