Transcript 12月18日講義資料

ルーティング
（経路制御）
2003年12月18日
情報ネットワーク論
新村太郎
プロトコル階層モデル
OSI参照モデル
TCP/IP
プロトコル, アプリケーション, 規格など
アプリケーション層
HTTP, SMTP, FTP, TELNET, etc.
トランスポート層
トランスポート層
TCP, UDP
ネットワーク層
インターネット層
IP (v4, v6), ICMP, ARP
ネットワーク
インターフェース層
Ethernet, FDDI, ATM
アプリケーション層
プレゼンテーション層
セッション層
データリンク層
物理層
IP
• IPパケット
IPヘッダ
IPヘッダ
TCPヘッダ
アプリケーション
データ
データ
アプリケーションデータと上位のプロトコルの
ヘッダ（TCPヘッダ）をデータとして扱う
IP
• IPv4ヘッダ
データ
IPヘッダ
32ビットごと
0
8
バージョン
ヘッダ長
16
サービスタイプ
識別子
TTL(生存時間)
24
パケット長
フラグ
プロトコル
フラグメントオフセット
ヘッダチェックサム
送信元IPアドレス
あて先IPアドレス
オプション（可変長）
パディング
31
• IPv6ヘッダ
0
8
バージョン
優先度
ペイロード長
IP
16
24
31
フローラベル
次ヘッダ
送信元IPアドレス
あて先IPアドレス
IPv6拡張ヘッダ（オプション・可変長）
中継限界数
IPの役割
• IPアドレスを使用してネットワーク上で識別
• IPアドレスを使用してネットワーク上でグ
ループを形成
• IPアドレスをたよりにしてあて先へ届ける
→ 経路制御（ルーティング）
道順（経路）の決め方
1. あらかじめすべての道順を決めて出発する
→ 自立航行
2. 行った先々の案内をあてにする
→ 他力本願
3. 両方をうまく使い分ける
☆IPでは ２ の方法で道順（経路）が決められる
誰が（何が）案内をしてくれる？
１
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
ネット
ワーク １
ルータA
パケット
ネット
ワーク ２
ネット
ワーク ３
誰が（何が）案内をしてくれる？
２
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
ネット
ワーク １
どっちに行った
らいい？
ルータA
ネット
ワーク ２
ネット
ワーク ３
誰が（何が）案内をしてくれる？
３
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
ネット
ワーク １
あて先IPアドレ
スは・・・
ルータA
ネット
ワーク ２
ネット
ワーク ３
誰が（何が）案内をしてくれる？
４
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
ネット
ワーク １
ルータA
ネット
ワーク ４
ネット
ワーク ３
それならとり
あえずネット
ワーク３の向
こうのルータB
へ
誰が（何が）案内をしてくれる？
５
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
ネット
ワーク １
ルータA
ネット
ワーク ４
ネット
ワーク ３
誰が（何が）案内をしてくれる？
６
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
ネット
ワーク １
ルータA
ネット
ワーク ４
ネット
ワーク ３
誰が（何が）案内をしてくれる？
７
ルータ（経路制御機能を持ったネットワーク機
器）がパケットのIPヘッダの“あて先IPアドレ
ス”を見て最適な方向へ案内する
どっちに行った
らいい？
ルータB
ネット
ワーク ４
ネット
ワーク ３
ネット
ワーク ５
ルータ
異なるネットワーク間にまたがって
パケットの道案内をする
道案内（経路制御／ルーティング）に必
要な情報 ・・・ あて先のIPアドレス
経路の決め方
1. 経路表（ルーティングテーブル）に従う
2. 固定された経路表を用いる
→ 静的経路制御（スタティックルーティング）
3. 固定されていない経路表を用いる
→ 動的経路制御（ダイナミックルーティング）
動的経路制御
•
デフォルトの経路上でトラブルが生じても自動的に
別の経路を探索
Ｂ
Ｂ
Ｂ
Ａ
Ａ
Ａ
静的経路制御
•
デフォルトの経路上でトラブルが生じたら人間が経
路表を修正しない限り不通のまま
Ｂ
Ｂ
Ｂ
Ａ
Ａ
Ａ
経路表
•
•
•
•
•
•
あて先IPアドレス
あて先ネットマスク
ゲートウェイのIPアドレス（次に受け渡す先）
（自分と同じネットワーク内であることが条件）
インターフェース（どのネットワークインター
フェースから出て行くか）
メトリック（優先度）
これらをまとめて“経路情報”
経路表
•
静的経路制御は手動で経路表を作成する
•
動的経路制御は、ルータどうしが経路情報を
交換し合って、常に最適な経路を決める
経路表
1 ポート 2
11.1.1.1 10.1.1.1
ネットワーク
11.1.1.0/24
A
11.1.1.10
パソコン
ルータ
1
1 ポート 2
10.1.1.2 12.1.1.2
ポート
ポート
ネットワーク
10.1.1.0/24
ルータ
2
３つのネットワーク
11.1.1.0/24 10.1.1.0/24 12.1.1.0/24
の間に２つのルータがある場合
ネットワーク
12.1.1.0/24
B
12.1.1.10
パソコン
経路表
•
インターフェースが１つのPCの経路表
1 ポート 2
11.1.1.1 10.1.1.1
ネットワーク
11.1.1.0/24
パソコン
A
ルータ
1 ポート 2
10.1.1.2 12.1.1.2
ポート
ポート
ネットワーク
10.1.1.0/24
1
ルータ
2
ポート1
ネットワーク
12.1.1.0/24
B
12.1.1.10
パソコン
11.1.1.10
あて先
IPアドレス
あて先
ネットマスク
ゲートウェイ
インターフェース
メトリック
0.0.0.0
0.0.0.0
11.1.1.1
ポート1
1
とにかく、ルータ１のポート１に相当する 11.1.1.1 のIPアドレスに送って、後は
ルータに何とかしてもらう
特定のゲートウェイ以外に“とりあえず”送って何とかしてもらう先・・・デフォル
トゲートウェイ（0.0.0.0で表現する）
経路表
•
ルータ1 の経路表
1 ポート 2
11.1.1.1 10.1.1.1
ネットワーク
11.1.1.0/24
A
11.1.1.10
パソコン
ルータ
1 ポート 2
10.1.1.2 12.1.1.2
ポート
ポート
ネットワーク
10.1.1.0/24
1
ルータ
2
ネットワーク
12.1.1.0/24
B
12.1.1.10
パソコン
あて先
IPアドレス
あて先
ネットマスク
ゲートウェイ
インターフェース
メトリック
10.1.1.0
255.255.255.0
connected
ポート2
1
11.1.1.0
255.255.255.0
connected
ポート1
1
12.1.1.0
255.255.255.0
10.1.1.2
ポート2
1
経路表
•
ルータ2 の経路表
1 ポート 2
11.1.1.1 10.1.1.1
ネットワーク
11.1.1.0/24
A
11.1.1.10
パソコン
ルータ
1 ポート 2
10.1.1.2 12.1.1.2
ポート
ポート
ネットワーク
10.1.1.0/24
1
ルータ
2
ネットワーク
12.1.1.0/24
B
12.1.1.10
パソコン
あて先
IPアドレス
あて先
ネットマスク
ゲートウェイ
インターフェース
メトリック
10.1.1.0
255.255.255.0
?
?
1
11.1.1.0
255.255.255.0
?
?
1
12.1.1.0
255.255.255.0
?
?
1
経路表
•
メトリック
ルータ３からパソコンAのネットワークへ行く
には２通りあるが近い順に優先度を付ける
ルータ
1
ルータ
1 ポート 2
10.1.1.2 12.1.1.2
ポート
1 ポート 2
11.1.1.1 10.1.1.1
ポート
ネットワーク
11.1.1.0/24
3
14.1.1.1
3
13.1.1.1
ポート
A
11.1.1.10
パソコン
2
ネットワーク
12.1.1.0/24
ポート
1
14.1.1.2
ルータ
3
ポート
B
12.1.1.10
パソコン
2
13.1.1.2
ポート
パソコンＡのネットワークに対するルータ３の経路表
あて先
IPアドレス
あて先
ネットマスク
ゲートウェイ
インターフェース
メトリック
11.1.1.0
255.255.255.0
14.1.1.1
ポート1
1
11.1.1.0
255.255.255.0
13.1.1.1
ポート2
2
経路表
ネットワーク
11.1.1.0/24
•
デフォルトゲートウェイ
インターネットに接続されている場合、経路表にイン
ターネット上のすべてのネットワークへの経路表を書く
ことは不可能
ルータ 1
ルータ 2
ポート 1
ポート 1 ポート 2
ポート 2
10.1.1.2 12.1.1.2 ネットワーク
11.1.1.1 10.1.1.1
12.1.1.0/24
3
14.1.1.1
3
13.1.1.1
ポート
A
11.1.1.10
パソコン
1
14.1.1.2
ポート
自分の最寄りの
ネットワーク以外
に接続するため
に、とりあえず接
続すれば良い
ゲートウェイ
ポート
ルータ
3
2
13.1.1.2
B
12.1.1.10
パソコン
ポート
ルータ１にとっては
14.1.1.2
ルータ２にとっては
13.1.1.2
インターネット
動的経路制御の実現・・・ルーティングプロトコル
• 静的経路制御は手動で経路表を作成する
• 動的経路制御は、ルータどうしが経路情報を交
換し合って、常に最適な経路を決める
↓
経路情報の交換の方法
静的な経路を決める判断方法
を決めたもの・・・ルーティングプロトコル
ルーティングプロトコル
• IGP
Interior Gateway Protocol
– 同一のルーティングプロトコルを用いて自律し
た経路システムを持つ自律システム
（Automonous System: AS）内で使用される
– RIP, RIP2, HRLLO, OSPF など
• EGP
Exterior Gateway Protocol
– 異なったAS間のルーティング情報の交換を行
う
– BGP など
ルーティングプロトコル
• IGP 例
RIP
(IGP)
RIP
(IGP)
RIP
(IGP)
AS
AS内ではすべて同
じ種類のIGPで動
作している必要が
ある
ルーティングプロトコル
• EGP
BGP
(EGP)
AS(RIP2
)
AS(RIP
)
BGP
(EGP)
BGP
(EGP)
AS
(OSPF)
RIP
Routing Information Protocol
• 初期から使用されている単純なルーティングプロ
トコル
• 通過するルータの数（ホップ数）をネットワーク上
の距離として最短ルートを経路として選ぶ（ディス
タンスベクタ方式）
• 隣接するルータどうしが定期的に経路情報を交
換し合う（ブロードキャストとしてネットワークに流
す）
• ホップ数が15を超えるネットワークには無限の距
離として到達できないと扱う
• 他のIGPはRIPを改良して作成されている
ルータ
• ルーティングプロトコルを実装したソフト
ウェアを動かすことによってPCでもルータ
として動作する
• 大規模なネットワークでは専用の機器が用
いられることが多い
• SOHO（Small Office Home Office）や家庭
では無線、モデム機能等を備えた安価な
多機能ルータが普及