インターネット構成法第8回

インターネット構成法
第8回
経路制御
担当：村井純
復習
経路
 ある宛先へ到達するために、IPパケットを送信・
転送する先
 宛先が同一リンク上なら直接配送
 宛先が同一リンク上にない場合は中継ノード(ルー
タ)を経由
ルータ
ルータ
Slide: 2
インターネット構成法 2002
経路表

復習
全てのインターネットノードは経路表を持つ


ホストはdefault routeだけを持っている場合が多い
ルータは多くの経路を保持
prefix
Nexthop
prefix
Nexthop
prefix
Nexthop
192.168.0.0/24
ルータB
10.0.0.0/24
ルータA
10.0.0.0/24
ルータB
172.16.0.0/24
ルータB
172.16.0.0/24
ルータC
192.168.0.0/24
ルータB
ルータA
ルータB
10.0.0.0/24
192.168.0.0/24
ルータC
172.16.0.0/24
Slide: 3
インターネット構成法 2002
経路表の更新

ネットワークが変更されたらどうするか？


例：新しいネットワークが追加されたら？
全てのノードの経路表を更新する必要がある
prefix
Nexthop
prefix
Nexthop
prefix
Nexthop
192.168.0.0/24
ルータB
10.0.0.0/24
ルータA
10.0.0.0/24
ルータB
172.16.0.0/24
ルータB
172.16.0.0/24
ルータC
192.168.0.0/24
ルータB
2.16.1.0/24
ルータB
172.16.1.0/24
ルータC
ルータA
ルータB
10.0.0.0/24
192.168.0.0/24
ルータC
172.16.0.0/24
Slide: 4
172.16.1.0/24
インターネット構成法 2002
経路表の更新
 人間が手動で設定してまわる
 Static
Routing, 静的経路制御
 自動的に各ノードで経路表が更新される仕組み
Routing, 動的経路制御
 経路制御プロトコル(Routing Protocol)を利用
 Dynamic
Slide: 5
インターネット構成法 2002
静的経路制御 Static Routing

すべての宛先に対する経路情報を、ルータが静的に
保持する方式




経路表をあらかじめ人間が設定する
経路表に更新がある場合も、人間が設定する
利点
 安定している(経路表に余計な変動が生じない)
 ネットワークに経路情報を流さなくてすむ
 小規模なネットワークでは作業が単純
欠点
 どこかのリンクやルータに障害が起こっても、
人間が作業するまで経路表が更新されない
 大規模なネットワークでは設定や更新の量が膨大
Slide: 6
インターネット構成法 2002
動的経路制御

Dynamic Routing
経路制御プロトコルを用いて、経路情報をルータ間で
交換する方式

利点



自動的にネットワークの変更を検出し、経路表が更新される
複雑なトポロジでも、最適な経路表を短時間で設定できる
欠点


経路情報をネットワーク越しに転送するため、帯域を一部利用する
経路が安定しない時がある


原因：設定ミス、リンクの障害、他のネットワークから伝播した経路
方式



距離ベクトル型
リンク状態型
パスベクトル型
Slide: 7
インターネット構成法 2002
メトリック

最適な経路を選ぶ際のパラメータ


鉄道




利用するメトリックによって経路の選択が変わる
所要時間
乗り換え回数
料金
インターネット




ホップ数
帯域幅
ASパス長
遅延
Slide: 8
インターネット構成法 2002
ループ
 同じ経路を堂々巡りしてしまい、目的地に到達
できなくなること

例：整合性の取れていないルーティングポリシ同士が衝突
DへはCを経由し
て行ってもらおう
A
B
DはB
D
DはC
C
DへはBを経由し
て行ってもらおう
Slide: 9
インターネット構成法 2002
アルゴリズムの欠陥によるループ
 プロパゲーションディレイ
 ループの発生を検知する仕組みが不十分
B
D
A
D
C
Slide: 10
D
インターネット構成法 2002
アルゴリズムの欠陥によるループ
 プロパゲーションディレイ
 ループの発生を検知する仕組みが不十分
B
DはB
A
D
DはB
DはC
C
Slide: 11
インターネット構成法 2002
オペレーションミス
 Staticの経路を消し忘れたままOSPFを動かし
たらループが起きた
昔手書きした経
路では、DはC
A
B
DはB
D
DはC
C
OSPF的には、
DはB
Slide: 12
インターネット構成法 2002
距離ベクトル型経路制御の基本
 ルータが到達可能なプレフィックスと、そこへの
距離(ホップ数)を隣接ルータに送出
 その経路情報を受け取ったルータはホップ数に
1を加算し、経路表に追加する
 更新された経路表から新しい経路情報を隣接
ルータに伝える
 例:
RIP2なら30秒に一回、全経路情報を送信する
Slide: 13
インターネット構成法 2002
距離ベクトル型経路制御プロトコルの動作(1/4)
Net
133.27.4.0/24
133.27.4.0/24まで
1 hop
Net
133.27.5.0/24
Slide: 14
インターネット構成法 2002
距離ベクトル型経路制御プロトコルの動作(2/4)
Net
133.27.4.0/24
133.27.4.0/24まで
2 hop
133.27.4.0/24まで
1 hop
133.27.4.0/24まで
2 hop
Slide: 15
Net
133.27.5.0/24
インターネット構成法 2002
距離ベクトル型経路制御プロトコルの動作(3/4)
Net
133.27.4.0/24
133.27.4.0/24まで
2 hop
133.27.4.0/24まで
3 hop
133.27.4.0/24まで
1 hop
133.27.4.0/24まで
2 hop
Slide: 16
Net
133.27.5.0/24
インターネット構成法 2002
距離ベクトル型経路制御プロトコルの動作(4/4)
Net
133.27.4.0/24
133.27.4.0/24まで
default
1 hop
133.27.4.0/24まで
2 hop
Slide: 17
Net
133.27.5.0/24
インターネット構成法 2002
距離ベクトル型の特徴
 ネットワークトポロジが分からない
 経路の収束(コンバージェンス)にかかる時間が
長い
 複雑なトポロジの場合、ループが発生する
おそれがある
 ネットワークが大規模になるほど、交換する経
路情報が大きくなる
 例: RIP2 (Routing Information Protocol
Version 2)
Slide: 18
インターネット構成法 2002
リンク状態型の基本

各ルータのリンク(インターフェース)情報を交換



ネットワーク全体にflooding



例: R1はR2と繋がっている
例: R1には133.27.4.0/24が繋がっている
ネットワーク内のすべてのルータにリンク情報が伝わる
全ルータは同一のリンク情報データベースを持つ
リンク情報からトポロジを再構成


各ルータは、リンク情報を基に、自分がルート(根)となるツ
リーを作成して経路を決定する
全ルータが同一の計算方法をとる
Slide: 19
インターネット構成法 2002
リンク状態型経路制御プロトコルの動作
Net
133.27.4.0/24
R3
R4
30
30
30
30
30
30
500
R2
R1
1000
Slide: 20
Net
203.178.143.0/24
インターネット構成法 2002
リンク状態のデータベース
 各ルータが、全ルータのリンク状態を保持
R1
To: R2 ,
Cost: 500
R2
To: R3 ,
Cost: 30
To: R1 ,
Cost: 1000
To: R3 ,
Cost: 30
R4
To: R2 ,
Cost: 30
To: R4 ,
Cost: 30
R3
To: R1,
Cost: 30
To: R2 ,
Cost: 30
Slide: 21
インターネット構成法 2002
ツリー作成
コストが小さい順に組み合わせ、ツリーを作成
 最短の経路が判明

R1
R3
R2
Cost 30
Cost 500
R4
Cost 60
Net
133.27.4.0/24
Slide: 22
インターネット構成法 2002
リンク状態型アルゴリズムの特徴

大規模なネットワークに適している


ほぼLoop Free
ネットワークの規模拡大が大きくなっても、経路制御に要す
るトラフィック量の増加が少ない
距離ベクトル型に比べ、処理が複雑
 いったん経路が収束した後はトラフィック量が少ない
 代表的リンク状態型経路制御プロトコル



OSPF(Open Shortest Path First)
IS-IS
Slide: 23
インターネット構成法 2002
パスベクトル型の経路制御方式
自分自身から目的地へ到達するまでに辿っていく通路
(パス) を経路として交換
 より短いパスを選択して広告(ベストパス)
 ループフリー

A
A
B
Aは
B→A
C
Aは
C→B→A
A
D
E
Aは
D→A
Aは
E→D→A
ベストパス
E→C→B→A
×
Slide: 24
インターネット構成法 2002
ループフリーになる仕組み
 受け取った経路情報のパスに自分自身が含ま
れているかによってループを検出
 Bは、B自身がパスに含まれたAへの経路を破棄
B
A
C
A
D
Slide: 25
インターネット構成法 2002
ループフリーになる仕組み
 受け取った経路情報のパスに自分自身が含ま
れているかによってループを検出
 Bは、B自身がパスに含まれたAへの経路を破棄
B
Aは
B→A
C
A
Aは
B→A
D
Slide: 26
インターネット構成法 2002
ループフリーになる仕組み
 受け取った経路情報のパスに自分自身が含ま
れているかによってループを検出
 Bは、B自身がパスに含まれたAへの経路を破棄
B
C
A
!!LOOP!!
Aは
D→B→A
Aは
C→B→A
D
Slide: 27
インターネット構成法 2002
BGP (Border Gateway Protocol)
間の経路制御プロトコル
 パスベクトル型の経路制御方式を用いる
 AS
AS
2516
7660
4717
4767
パス
2516
7660
4717
4717 4767
AS 2516
AS 4767
AS 2500
AS 7660
AS 4717
Slide: 28
インターネット構成法 2002
経路情報の集約(aggregation)
 連続するアドレス空間の経路は集約できる
 10.0.0.0/25
10.0.0.0/23
 10.0.1.0/25
 Default
10
routeは0.0.0.0/0として表現
0
0
0/24
0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10
0
1
0/24
0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
10
0
0
0/23
0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Slide: 29
インターネット構成法 2002
集約によって経路制御を単純化
ＷＩＤＥ(AS 2500)
中村研
203.178.140.0/25に集約
N3: 203.178.140.0/26
APAN(AS 7660)
N1とN2を
区別する必要なし
203.178.128.0/19に集約
N4: 203.178.140.64/26
村井研
203.178.143.0/25に集約
N1: 203.178.143.0/25
その先はWIDE内で
最適な経路で運んでくれる
N2: 203.178.143.128/25
AI3(AS 4717)
203.178.128.0/19に集約
村井研と中村研を
区別する必要なし
Slide: 30
インターネット構成法 2002
経路情報のはしわたし(再広告、
redistribute)

経路制御プロトコル間をまたいで経路を広告

例






静的経路制御 ⇔ 動的経路制御
RIP ⇔ OSPF
OSPF ⇔ BGP
離れたネットワークのことは、気にしないでいい
正確な情報が確実に伝わる
再広告に伴って行われること


経路の集約
経路のフィルタリング
Slide: 31
インターネット構成法 2002
ＡＳ内からAS間への再広告
AS内 OSPF
203.178.143.0/25
203.178.143.128/25
203.178.142.232/29
203.178.142.192/27
再広告
(この時、経路を集約)
AS間 BGP
203.178.128.0/19
・・・
AS
AS
Slide: 32
インターネット構成法 2002
ＡＳ間からＡＳ内への再広告
AS間 BGP
AS内 OSPF
24.48.88.0/21
61.48.0.0/15
132.188.32.0/19
202.249.24.0/23
AS境界ルータが再広告
(経路は集約できない)
24.48.88.0/21
61.48.0.0/15
132.188.32.0/19
202.249.24.0/23
AS
ＡＳ境界ルータ
Slide: 33
AS
インターネット構成法 2002
ＡＳ間の経路情報が、全てＡＳ内へ流れるの
を防ぐには？
AS内 OSPF
AS境界ルータが
Default routeを広告
0.0.0.0/0
(default route)
AS内の経路表にない宛先へは
全てdefault routeが適用される
AS間 BGP
24.48.88.0/21
61.48.0.0/15
132.188.32.0/19
202.249.24.0/23
AS
ＡＳ境界ルータ
Slide: 34
AS
インターネット構成法 2002
ＡＳ内における経路の再広告

Staticの経路をRIPやOSPFなどに再広告

トポロジによって経路を集約可能
ＡＳ
10.0.0.0/25
10.0.0.128/26
10.0.0.192/26 を
OSPF
10.0.0.0/24に集約し広告
Staticで運用
default
10.0.0.0/25
default
10.0.0.128/26
Slide: 35
10.0.0.192/26
インターネット構成法 2002
ＡＳ内における経路の再広告

RIPを使って再広告

自動的にバックアップリンクに切り替わる
ＡＳ
OSPF（バックボーン）
aticで運用
リンクが正常なら
RIPで10.0.0.0/24 を広告
RIP
default
10.0.0.0/25
RIPで受信した経路を
OSPFに再広告
default
10.0.0.128/26
10.0.0.192/26
Slide: 36
インターネット構成法 2002
まとめ

経路制御


静的経路制御
動的経路制御





RIP, OSPF, IS-IS, BGP
メトリック
ループ
ネットワークに適した技術を選択
経路制御プロトコル間のはしわたし


経路の集約と、フィルタリング
経路情報の単純化
Slide: 37
インターネット構成法 2002
課題4

ＣＮＳの現状を調べなさい

キャンパス全体の物理的な配線



ユーザセグメントの配置




他キャンパスとの接続、インターネットへの接続
基幹のネットワーク
ダイヤルアップ接続、フレッツ網との接続



メディアセンター、特別教室、各研究室、無線
ＩＰアドレスの利用、サブネット化、DHCP/static
バックボーン


光ファイバ、イーサネット
各回線で使われているLayer2も
アナログ、ISDN、PIAFS
フレッツ ADSL、 ISDN
その他


CNSネットワークの現状として調べるべき項目ならなんでも
他の項目と重ならないこと
インターネット構成法 2002
Slide: 38

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