Rutare

1Recapitulare5 min

Rezultate ale învățării

• Să explicați ce e o rută și ce rol are metrica
• Să spuneți, pentru orice rută, din ce sursă provine și ce distanță administrativă are
• Să citiți o tabelă de rutare și să prevedeți exact ce se întâmplă cu un pachet dat
• Să configurați rute statice, cu next-hop sau cu interfață de ieșire, și să știți când merge fiecare
• Să scrieți o rută implicită și o rută flotantă de rezervă
• Să calculați o rută sumarizată și să folosiți interfața Null0

2Rolul și funcțiile ruterului9 min

Din punct de vedere arhitectural, un ruter este un calculator specializat: are procesor, memorie și dispozitive de intrare/ieșire. Diferențele față de un calculator obișnuit sunt însă semnificative, iar toate servesc aceluiași scop - să ia decizii de dirijare cât mai repede.

Pe lângă funcția de bază, ruterele moderne mai fac: filtrarea traficului cu ACL-uri (cursul 7), translatarea adreselor cu NAT și PAT (cursul 9), stabilirea de tuneluri, atribuirea de adrese ca server DHCP și proxy ARP.

3Ruta și metrica9 min

În rețele, „distanța" în kilometri nu spune nimic util. Mărimea asociată unei rute se numește metrică și poate fi oricare dintre următoarele, sau o combinație:

4De unde vin rutele8 min

Când un ruter neconfigurat pornește, nu cunoaște nicio rută. Rutele apar din trei direcții:

5Distanța administrativă11 min

Metrica permite compararea a două rute care provin din aceeași sursă. Dar cum comparăm o rută OSPF cu metrica 20 cu o rută RIP cu metrica 3?

Este nevoie de un al doilea criteriu, aplicat înaintea metricii: distanța administrativă (AD), care exprimă cât de multă încredere are ruterul în sursa rutei. Cu cât mai mică, cu atât mai multă încredere.

Regula completă de selecție

1. Prefixul cel mai lung câștigă întotdeauna. O rută /26 bate o rută /8, indiferent de sursă, indiferent de metrică. Acesta e criteriul suprem și nu se negociază.
2. La același prefix, câștigă distanța administrativă mai mică.
3. La aceeași sursă, câștigă metrica mai mică.
4. Dacă și metrica e egală, ruterul păstrează ambele căi și distribuie traficul între ele - mecanism numit equal-cost load balancing.

Reținerea acestui tabel se face cel mai ușor prin logica din spatele lui: cu cât ruterul are mai multă informație de primă mână despre o rută, cu atât numărul e mai mic. O interfață proprie e adevărul absolut (0). O rută scrisă de un om e o afirmație verificabilă (1). Un protocol link-state, care are harta, e mai credibil (110) decât unul care repetă zvonuri (120).

6Tabela de rutare și procesul de decizie13 min

Tabela de rutare este harta ruterului către rețeaua din jur. Este organizată de la rutele cele mai specifice (mască lungă) spre cele mai generale, iar procesul de dirijare a unui pachet are exact doi pași.

1. Primirea pachetului. Se decapsulează antetul de nivel 2, se citește adresa IP destinație din antetul de nivel 3, se decrementează TTL și se recalculează suma de control.
2. Găsirea rutei. Se parcurge tabela; pentru fiecare rută se face ȘI între masca ei și adresa destinație, iar rezultatul se compară cu adresa de rețea a rutei. Prima potrivire câștigă. Dacă nu se găsește nimic, pachetul e aruncat și se trimite un ICMP destination unreachable.

7Ruta implicită7 min

Ruta 0.0.0.0/0, numită și quad-zero, are masca formată numai din zerouri. Operația ȘI cu ea dă întotdeauna 0.0.0.0, care coincide întotdeauna cu adresa de rețea a rutei - deci se potrivește cu orice destinație.

Fiind cea mai generală, ocupă ultima poziție în tabelă și se aplică doar dacă nimic altceva nu s-a potrivit. Este ruta pe care orice rețea mică o are spre furnizorul de Internet.

8Rute statice11 min

O rută statică este scrisă manual de administrator. Direcția poate fi exprimată în două feluri, iar alegerea între ele nu e indiferentă.

! prin adresa urmatorului salt - merge intotdeauna
R1(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 10.0.0.3

! prin interfata de iesire - doar pe legaturi punct-la-punct
R1(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 serial 0/0/0

! ambele, varianta cea mai explicita si mai rapida
R1(config)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 serial 0/0/0 10.0.0.3

! ruta implicita
R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.3

A(config)# ip route 140.20.0.0 255.255.240.0 10.0.0.6
C(config)# ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 10.0.0.5

Ruta flotantă

Uneori vrem o cale de rezervă, care să se activeze doar dacă cea principală dispare. Se obține dându-i rutei de rezervă o distanță administrativă mai mare.

! principala - AD implicit 1
R1(config)# ip route 172.20.19.0 255.255.255.0 10.0.0.6

! rezerva - AD 200, deci nu intra in tabela cat timp prima e valida
R1(config)# ip route 172.20.19.0 255.255.255.0 10.0.0.2 200

Verificați cu show ip route: ruta cu AD 200 nu apare în tabelă atât timp cât cea cu AD 1 e validă. Închideți interfața principală și priviți din nou - a apărut. Redeschideți-o și verificați că se retrage.

9Traseul complet al unui pachet11 min

Aici punem cap la cap tot ce am învățat: ARP din cursul 5, comutarea din cursul 3 și rutarea de azi. Este exercițiul care apare, într-o formă sau alta, la fiecare examen.

10Sumarizarea rutelor și interfața nulă11 min

Un ruter care are patru rute spre patru subrețele consecutive le poate înlocui pe toate cu una singură, dacă acestea au un prefix comun. Procesul se numește sumarizare (sau agregare).

Cum se calculează

Se scriu adresele în binar și se observă câți biți de la stânga sunt comuni tuturor. Acel număr este prefixul rutei sumarizate.

Alegeți /26 sumarizat la /24: patru rute devin una. Alegeți /30 sumarizat la /22 - cazul legăturilor punct-la-punct dintr-o rețea mare - și veți vedea de ce sumarizarea nu este un moft: 256 de linii înlocuite cu una singură, în tabela fiecărui ruter din rețea.

Efectul secundar și interfața nulă

Sumarizarea are un preț. Dacă din cele patru subrețele una - să zicem 192.168.1.128/26 - nu mai există, ruta sumarizată 192.168.1.0/24 continuă să atragă traficul pentru ea și îl trimite mai departe, unde va fi aruncat abia la capătul lanțului. În cazul unei bucle, traficul poate chiar oscila între rutere până la expirarea TTL-ului.

Soluția este o rută statică spre Null0, interfața nulă: o destinație care aruncă imediat tot ce primește. Fiind mai specifică decât ruta sumarizată, ea câștigă și oprește traficul chiar la sursă.

R1(config)# ip route 192.168.1.128 255.255.255.192 null0

Echivalentul din lumea Linux este /dev/null; ideea e aceeași - un loc în care lucrurile dispar, la cerere și fără eroare.

11Erori frecvente4 min

• „Am configurat ruta, dar ping-ul nu merge" În nouă cazuri din zece, lipsește ruta de întoarcere. Pachetul ajunge; răspunsul nu are pe unde să vină înapoi. Rutarea se configurează întotdeauna în ambele direcții.
• „Am comparat metricile a două protocoale diferite" Nu sunt comparabile. Se aplică întâi distanța administrativă. Prefix mai lung → AD mai mic → metrică mai mică. În această ordine.
• „Am scris ruta cu interfața de ieșire, pe Ethernet" Ruterul nu știe ce adresă MAC să pună în cadru, pentru că pe segment sunt mai mulți candidați. Pe Ethernet, scrieți întotdeauna next-hop-ul.
• „Am salvat configurația… cred" running-config e în RAM. Fără copy running-config startup-config, se pierde la repornire. Salvați după fiecare bloc de modificări, nu la final.
• „Am sumarizat și acum unele destinații nu mai răspund" Ruta sumarizată acoperă și subrețele care nu există sau nu sunt ale voastre. Adăugați rute spre Null0 pentru porțiunile neutilizate ale blocului.

12Rezumat și glosar5 min

1. O rută este tripletul (destinație, direcție, distanță). Distanța se numește metrică și depinde de protocol.
2. Selecția se face în ordine: prefix mai lung → AD mai mic → metrică mai mică.
3. Tabela e ordonată de la specific la general, iar prima potrivire câștigă. Ruta implicită e ultima.
4. Pe Ethernet, o rută statică are nevoie de next-hop, pentru că altfel lipsește adresa MAC destinație.
5. Adresele IP rămân constante pe tot traseul; cele MAC se rescriu la fiecare salt; TTL scade cu 1 la fiecare ruter.
6. Sumarizarea micșorează tabelele; Null0 oprește traficul spre porțiunile neutilizate.

13Întrebări de verificare7 min

14Direcții de aprofundare și bibliografie2 min

Rutele statice sunt exacte și previzibile, dar nu reacționează la nicio schimbare și nu scalează. Cursul 10 introduce protocoalele care întrețin tabela singure. Până atunci, cursurile 7 și 9 arată ce altceva mai poate face un ruter cu pachetele care trec prin el: să le filtreze și să le rescrie adresele.

La laboratorul 5 configurați exact topologia de aici, întâi cu rute statice și apoi cu OSPF, apoi tăiați un cablu și cronometrați cine își revine mai repede.

• RFC 1812 - cerințele pentru rutere IPv4
• RFC 4632 - CIDR și agregarea rutelor
• Cisco - IP Routing: Protocol-Independent Configuration Guide
• Radia Perlman, Interconnections: Bridges, Routers, Switches and Internetworking Protocols