Rutare: statică, rute flotante și OSPF

1Ce știe un ruter și de unde

Un ruter proaspăt configurat cunoaște un singur lucru: rețelele legate direct de el. Atât. Despre tot restul lumii nu are nici cea mai vagă idee, iar pachetele care merg acolo sunt aruncate.

Există exact două moduri de a-i spune restul.

2Echipamente necesare

3Topologia

Se continuă topologia din laboratorul 4: trei rutere legate în triunghi, fiecare cu propriul LAN, plus o ieșire spre Internet prin ruterul ISP.

4Bancul de lucru

Topologia completă, cablată, cu stațiile deja adresate. Ruterele sunt goale - le configurați voi, întâi static, apoi cu OSPF.

5Partea I: rutare statică

1. Adresați interfețele
   pe R1copiază

   Router> enable
   Router# configure terminal
   Router(config)# hostname R1
   R1(config)# no ip domain-lookup
   
   R1(config)# interface serial 0/1/0
   R1(config-if)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.252
   R1(config-if)# clock rate 128000
   R1(config-if)# no shutdown
   R1(config-if)# exit
   
   R1(config)# interface serial 0/1/1
   R1(config-if)# ip address 10.0.0.5 255.255.255.252
   R1(config-if)# clock rate 128000
   R1(config-if)# no shutdown
   R1(config-if)# exit
   
   R1(config)# interface gigabitEthernet 0/0/0
   R1(config-if)# ip address 172.20.16.1 255.255.254.0
   R1(config-if)# no shutdown
   R1(config-if)# exit
   
   R1(config)# interface gigabitEthernet 0/0/1
   R1(config-if)# ip address 203.0.113.1 255.255.255.252
   R1(config-if)# no shutdown
   R1(config-if)# end
   

   Repetați pentru R2, R3 și ISP, cu adresele din tabel. Pe legătura de rezervă R2–R3, declarați și banda, pentru ca OSPF să știe mai târziu că este lentă:

   pe R2 și pe R3, interfața S0/1/1copiază

   R2(config)# interface serial 0/1/1
   R2(config-if)# ip address 10.0.0.9 255.255.255.252
   R2(config-if)# bandwidth 64
   R2(config-if)# no shutdown
   

   bandwidth nu schimbă viteza reală Comanda declară doar ce bandă are legătura, pentru calculele protocoalelor de rutare. Este o etichetă informativă - dar de ea depinde ce drum alege OSPF, deci trebuie să fie corectă.
2. Verificați punctul de plecare
   pe R1copiază

   R1# show ip route
   

   Trebuie să vedeți doar rute C (conectate) și L (locale). Ping-ul între LAN-uri nu funcționează - ruterele nu știu nimic unele despre altele. Verificați și acest lucru, de pe PC1: ping 172.20.19.10 trebuie să eșueze.

3. Scrieți rutele, cu next-hop
   pe R1copiază

   R1(config)# ip route 172.20.18.0 255.255.255.0 10.0.0.2
   R1(config)# ip route 172.20.19.0 255.255.255.0 10.0.0.6
   R1(config)# ip route 10.0.0.8 255.255.255.252 10.0.0.2
   

   pe R2copiază

   R2(config)# ip route 172.20.16.0 255.255.254.0 10.0.0.1
   R2(config)# ip route 172.20.19.0 255.255.255.0 10.0.0.10
   R2(config)# ip route 10.0.0.4 255.255.255.252 10.0.0.1
   

   pe R3copiază

   R3(config)# ip route 172.20.16.0 255.255.254.0 10.0.0.5
   R3(config)# ip route 172.20.18.0 255.255.255.0 10.0.0.9
   R3(config)# ip route 10.0.0.0 255.255.255.252 10.0.0.5
   

   Atenție la mască LAN-ul lui R1 este un /23, deci masca este 255.255.254.0, nu 255.255.255.0. Este exact genul de greșeală care produce un simptom bizar: jumătate din stații răspund, cealaltă jumătate nu.
4. Testați și citiți tabela
   pe R1copiază

   R1# show ip route
   R1# show ip route static
   R1# ping 172.20.19.10
   R1# traceroute 172.20.19.10
   

   O intrare arată așa, și fiecare bucată înseamnă ceva:

   anatomia unei rute

     S    172.20.19.0/24 [1/0] via 10.0.0.6, Serial0/1/1
     │           │         │ │       │            │
     │           │         │ │       │            └─ interfața de ieșire
     │           │         │ │       └─ next-hop: cui i se dă pachetul
     │           │         │ └─ metrica (0 pentru rute statice)
     │           │         └─ distanța administrativă (1 = statică)
     │           └─ destinația și prefixul
     └─ sursa rutei: S = statică, C = conectată, O = OSPF
   

5. Experiment: interfața de ieșire în loc de next-hop
   pe R1copiază

   R1(config)# no ip route 172.20.18.0 255.255.255.0 10.0.0.2
   R1(config)# ip route 172.20.18.0 255.255.255.0 serial 0/1/0
   R1(config)# end
   R1# show ip route
   R1# ping 172.20.18.10
   

   Pe o legătură serială punct-la-punct funcționează perfect, pentru că nu există decât un singur destinatar posibil. Refaceți acum aceeași încercare pe o legătură Ethernet dintre două rutere și observați diferența.

   Întrebare

   De ce varianta cu interfață eșuează pe Ethernet, dar merge pe serial?

   Vezi răspunsul

   Pe Ethernet, ruterul știe pe ce interfață să scoată pachetul, dar nu știe ce adresă MAC destinație să pună în cadru: pe acel segment pot exista zeci de dispozitive. Fără next-hop nu poate face ARP.

   Pe serial, problema nu apare: legătura are exact două capete, nu există adrese de nivel 2 și nici nevoie de rezoluție. Cadrul pleacă pe fir.

   Reveniți apoi la varianta cu next-hop.

6Ruta implicită și ruta flotantă

1. Ruta implicită spre Internet
   pe R1copiază

   R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.2
   

   0.0.0.0 0.0.0.0 se potrivește cu absolut orice destinație - și tocmai de aceea are prefixul cel mai scurt posibil, deci pierde în fața oricărei alte rute. Este „dacă nu știu unde, trimite acolo”. Testați de pe PC1: ping 8.8.8.8.

   Pe ISP, configurați ruta de întoarcere spre firmă - altfel răspunsurile nu se mai întorc:

   pe ISPcopiază

   ISP(config)# ip route 172.20.16.0 255.255.252.0 203.0.113.1
   

2. Ruta flotantă, de rezervă

   Traficul spre LAN-ul lui R3 merge normal direct. Dacă legătura cade, vrem să treacă prin R2. Se obține dând rutei de rezervă o distanță administrativă mai mare:

   pe R1copiază

   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 este validă. Ambele există în configurație, dar numai una intră în tabelă.

   Acum închideți legătura directă și priviți din nou:

   pe R1copiază

   R1(config)# interface serial 0/1/1
   R1(config-if)# shutdown
   R1(config-if)# end
   R1# show ip route
   R1# traceroute 172.20.19.10
   

   Ruta [200/0] via 10.0.0.2 a apărut, iar traceroute arată un salt în plus. Redeschideți interfața și verificați că ruta de rezervă se retrage singură.

7Sumarizare și Null0

Cele trei LAN-uri sunt 172.20.16.0/23, 172.20.18.0/24 și 172.20.19.0/24. ISP-ul nu are niciun motiv să știe despre ele separat - îi ajunge o singură rută.

Pe R1, adăugați o rută spre Null0 pentru porțiunea nefolosită a blocului sumarizat, ca traficul spre adrese inexistente să fie aruncat imediat:

R1(config)# ip route 172.20.16.0 255.255.252.0 null0

Testați ping 172.20.20.5 de pe ISP: pachetul ajunge la R1 și moare acolo, în loc să circule prin rețea căutând o destinație inexistentă. Destinațiile reale continuă să funcționeze, pentru că rutele lor au prefixul mai lung și câștigă.

Încercați 172.20.19.10 (LAN-ul lui R3), 172.20.20.5 (în blocul sumarizat, dar inexistent) și 8.8.8.8 (Internet). Fiecare cade pe altă rută, din motive diferite - urmăriți coloana de test ca să vedeți exact de ce.

8Partea a II-a: OSPF

1. Ștergeți tot ce ați scris
   pe fiecare rutercopiază

   R1(config)# no ip route 172.20.18.0 255.255.255.0 10.0.0.2
   R1(config)# no ip route 172.20.19.0 255.255.255.0 10.0.0.6
   R1(config)# no ip route 172.20.19.0 255.255.255.0 10.0.0.2 200
   R1(config)# no ip route 10.0.0.8 255.255.255.252 10.0.0.2
   

   Păstrați ruta implicită spre ISP și cea spre Null0. Verificați cu show ip route că au rămas doar rutele conectate - și că ping-ul între LAN-uri a încetat din nou să funcționeze. Este punctul de plecare curat pentru partea a doua.

2. Activați OSPF
   pe R1copiază

   R1(config)# router ospf 1
   R1(config-router)# router-id 1.1.1.1
   R1(config-router)# network 172.20.16.0 0.0.1.255 area 0
   R1(config-router)# network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0
   R1(config-router)# network 10.0.0.4 0.0.0.3 area 0
   R1(config-router)# passive-interface gigabitEthernet 0/0/0
   R1(config-router)# default-information originate
   R1(config-router)# end
   

   pe R2copiază

   R2(config)# router ospf 1
   R2(config-router)# router-id 2.2.2.2
   R2(config-router)# network 172.20.18.0 0.0.0.255 area 0
   R2(config-router)# network 10.0.0.0 0.0.0.3 area 0
   R2(config-router)# network 10.0.0.8 0.0.0.3 area 0
   R2(config-router)# passive-interface gigabitEthernet 0/0/0
   R2(config-router)# end
   

   Pe R3, la fel, cu router-id 3.3.3.3 și rețelele 172.20.19.0 0.0.0.255, 10.0.0.4 0.0.0.3 și 10.0.0.8 0.0.0.3.

   Măștile wildcard nu sunt măști de rețea Comanda network din OSPF folosește wildcard: inversul măștii. Pentru un /24 se scrie 0.0.0.255, pentru un /30 0.0.0.3, pentru un /23 0.0.1.255. Regula rapidă: scădeți fiecare octet al măștii din 255.
   Cele două comenzi opționale care contează passive-interface pe interfețele dinspre stații: rețeaua rămâne anunțată, dar nu se mai trimit Hello-uri inutile spre calculatoare - economie de bandă și o ușă de atac închisă.
   default-information originate pe R1: anunță celorlalte rutere că el are ieșire spre Internet. Fără ea, R2 și R3 nu vor ști niciodată de ruta implicită.
3. Verificați adiacențele
   pe R1copiază

   R1# show ip ospf neighbor
   

   ce trebuie să apară

   Neighbor ID     Pri   State      Dead Time   Address         Interface
   2.2.2.2         1     FULL/BDR   00:00:35    10.0.0.2        Serial0/1/0
   3.3.3.3         1     FULL/BDR   00:00:35    10.0.0.6        Serial0/1/1
   

   Ambele adiacențe trebuie să fie în starea FULL. Dacă lipsesc:

   Simptom	Cauză cea mai probabilă
   Niciun vecin în listă	rețeaua nu e inclusă în network, wildcard greșit, sau interfața e passive
   Blocat în INIT	Hello-urile pleacă dar nu se întorc: filtrare, VLAN greșit, cablu
   Blocat în EXSTART sau EXCHANGE	MTU diferit între cele două interfețe
   Adiacența oscilează	intervale hello/dead diferite, sau legătură instabilă

   alte verificări utilecopiază

   R1# show ip protocols
   R1# show ip ospf interface brief
   R1# show ip route ospf
   

4. Citiți ce a învățat ruterul

   show ip route ospf pe R1 trebuie să arate ceva de forma:

   ce trebuie să apară

     O    172.20.18.0/24 [110/65] via 10.0.0.2, Serial0/1/0
     O    172.20.19.0/24 [110/65] via 10.0.0.6, Serial0/1/1
   

   110 este distanța administrativă a OSPF, 65 este costul cumulat: 64 pentru legătura serială plus 1 pentru interfața LAN de la capăt. Verificați pe R2 că a apărut și ruta implicită, marcată O*E2 - semnul că a fost injectată din afara OSPF-ului.

   Testați acum toate ping-urile: totul funcționează fără nicio rută scrisă de mână. Aceasta este diferența, în trei comenzi pe fiecare ruter în loc de trei rute pe fiecare ruter - și diferența crește cu fiecare rețea nouă.

9Costul, care decide drumul

OSPF alege drumul cu costul total cel mai mic. Costul unei interfețe se calculează din bandă:

Ultimul rând este o problemă reală: cu referința implicită, o legătură de 100 Mbps și una de 10 Gbps sunt indistingibile. Se corectează ridicând referința:

R1(config)# router ospf 1
R1(config-router)# auto-cost reference-bandwidth 10000

Forțați o cale suboptimă

R1# traceroute 172.20.19.10
R1(config)# interface serial 0/1/1
R1(config-if)# ip ospf cost 2000
R1(config-if)# end
R1# show ip route ospf
R1# traceroute 172.20.19.10

Cu costul 2000 pe legătura directă, drumul prin R2 (64 + 1562 + 1 = 1627) devine mai ieftin decât cel direct (2000 + 1 = 2001). traceroute arată acum un salt în plus. Reveniți cu no ip ospf cost și verificați că drumul se întoarce.

10Experimentul care justifică tot laboratorul

Aveți acum aceeași rețea funcționând în două moduri. Comparați-le pe singurul criteriu care contează într-o defecțiune: cât durează până revine traficul.

1. De pe PC2, porniți un ping continuu spre PC3 (în Packet Tracer: ping -t 172.20.19.10).
2. Închideți legătura pe care circulă traficul: pe R1, interface s0/1/1 urmat de shutdown.
3. Numărați câte pachete se pierd până când ping-ul revine.
4. Repetați experimentul cu rutare statică, folosind ruta flotantă configurată în partea I.

11Sarcini de lucru

• Configurați rutarea statică completă și demonstrați conectivitate între toate cele trei LAN-uri
• Demonstrați funcționarea unei rute flotante: arătați tabela înainte și după căderea legăturii principale
• Calculați și configurați ruta sumarizată, plus ruta spre Null0
• Ștergeți rutarea statică și configurați OSPF single-area pe toate ruterele
• Documentați tabela de vecini a fiecărui ruter, cu stările adiacenței
• Forțați OSPF să aleagă o cale suboptimă modificând costul; demonstrați cu traceroute
• Măsurați și raportați timpii de convergență în ambele scenarii
• Configurați default-information originate și verificați că R2 și R3 primesc ruta implicită, marcată O*E2

12Aplicație de aprofundare

13Întrebări de verificare

14Livrabile