1. עקרונות ניתוב

2. עקרונות ניתוב
נושאי השיעור
מבוא ל- L3
שיטות ניתוב
אופן טיפול ב- Packet

3. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
עם גדילת הרשתות, נוצרו בעיות ביצועים ברשת
לבעיות אלה הוצגו שלושה פתרונות
פתרון 1 – סגמנטציה
פתרון 2 – החלפת BRIDGE ב-ROUTER.
פתרון 3 – מתגי LAN מהירים העובדים ברמה 3

4. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון ראשון – סגמנטציה
Segment A
Segment B 1 2
גשר – רכיב תוכנתי המקשר בין שתי הרשתות ומחלק את מרחב ההתנגשות ל- 2

5. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון ראשון – סגמנטציה
חלוקת הרשת לתתי רשתות.
תתי הרשתות יחוברו באמצעות גשר.
גשר – מחשב בעל שני כרטיסי רשת המריץ תוכנת Bridge עובד ברמה שניה של מודל OSI
Colision Domain התחלק לשניים (כל סגמנט).
בעיה – Broadcas Domain יחיד!!!

6. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון שני – החלפת BRIDGE ב-ROUTER.
Segment A
Segment B 1 2
נתב – רכיב תוכנתי המקשר בין שתי הרשתות ומחלק את מרחב ההתנגשות ומרחב ה- Broadcast.

7. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון שני – החלפת BRIDGE ב-ROUTER.
נובע מהצורך הגובר ל:
אבטחת מידע – Access List
טיפול בפרוטוקולים שונים
יצירת רשתות לוגיות – חלוקה לתתי רשתות (עסק בעל סניפים).
חיבור ל- WAN ואתרים מרוחקים.
לצורך כך נשתמש בנתב.

8. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון שני – החלפת BRIDGE ב-ROUTER.
נתב – רכיב תוכנתי, מחלק את מרחב ה- Broadcast ו- Colision. עובד ברמה 3 של OSI.
היום הנתב משמש בעיקר לקישור לחלק ה- WAN-י (בין הבסיסים)
הנתב לעיתים מהווה בעיה – צוואר בקבוק (כביש מהיר שמתקצר).

9. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון שני – החלפת BRIDGE ב-ROUTER.
אז מה ההבדל בין נתב לגשר?
אופן הקישור בין הרשתות
גשר מעביר את כל המידע בין הרשתות. למעשה מתקבלת רשת לוגית אחת.
נתב מקשר בין רשתות לוגיות נפרדות ומעביר רק את המידע שצריך לצאת מהרשת ולעבור לרשת אחרת.

10. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
בעיית צוואר הבקבוק

11. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
בעיית צוואר הבקבוק
5 שרתים פועלים מול 400 תחנות.
כל שרת מסוגל לספק עד 15 Kpps 5*15=75
הנתב מסוגל לטפל בעד 200 Kpps
כל מתג מחלק 15 Kpps בצורה שווה בין מבואותיו, כך שכל רכזת מקבלת Kpps
וכל תחנה מקבלת כ 187pps

12. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
בעיית צוואר הבקבוק
באיור השני - מצב בו הנתב משדר 200 Kpps ואילו השרתים 750 Kpps
כל תחנה תקבל רק 500 Kpps
בעוד שלאחר ההחלפה במתג, כל תחנה תקבל את המספר המקסימלי של 1870 pps. – המידע זורם לעומת הנתב!!!

13. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון שלישי – מתגי LAN מהירים העובדים ברמה 3.
Segment A
Segment B 1 2
מתג L3 – ממתג בחומרה אך גם בעל יכולות ניתוב מתקדמות.
מהיר יותר מנתב

14. אבולוציה ברשתות מקומיות
עקרונות ניתוב – מבוא ל- L3
אבולוציה ברשתות מקומיות
פתרון שלישי – מתגי LAN מהירים העובדים ברמה 3.
בא על מנת לפתור את בעיית צוואר הבקבוק
מתג L3 – ממתג בחומרה, בעל יכולות ניתוב מתוחכמות
מהיר יותר מנתב (רשת הכבישים בארץ צומת\מחלף).
חסרון – חסר באפשרויות המרת פרוטוקולים

15. יתרונות Layer 3 נתב (L3) מתג L3 מתג L2 מיתוג תוכנתי - ניתוב פחות מהיר
מיתוג בחומרה מהיר יחסית
מהירות
אבטחה גבוהה – Access List
מינימלי (חסימת MAC )
אבטחת מידע

16. יתרונות Layer 3 - המשך נתב (L3) מתג L3 מתג L2
תמיכה במספר כרטיסים רחב – ip,fr,x.25 , voip
IP בלבד לצורך LAN אופטי, RJ-45
ממשקים פיזיים
מורחב – רוחב פס השהיות, עדיפויות
מינימלי – קצב פורט, עדיפות
QOS

17. יתרונות Layer 3 - המשך נתב (L3) מתג L3 מתג L2 יקר מאוד יקר זול מחיר
מפריד
לא מפריד
Broadcast Domain

18. מהו ניתוב – Routing ? תהליך בו מידע עובר ממקום אחד למקום אחר.
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
מהו ניתוב – Routing ?
תהליך בו מידע עובר ממקום אחד למקום אחר.
העברת מידע מתחנת מקור לתחנת היעד על פני הרשת, תוך שיתוף של לפחות תחנת ביניים אחת
ניתוב מתבצע ברמה שלישית של מודל OSI

19. מהו ניתוב – Routing ? - המשך
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
מהו ניתוב – Routing ? - המשך
על מנת לבצע ניתוב על הנתב לדעת את הדברים הבאים:
זיהוי המקורות מהם הוא יכול ללמוד את המידע
כתובת היעד
מציאת מסלולי ניתוב האפשריים
בחירת המסלול הטוב ביותר
תחזוקה ובדיקת המידע הקיים בטבלאות הניתוב (עדכון מצב המסלולים)

20. טבלת ניתוב - Routing עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב E0 S0
Network Protocol
Destination Network
Exit Interface
Connected Learned
E0 S0
Routed Protocol: IP
נתבים לומדים את רשתות היעד אשר אינן מחוברות אליהם ישירות

21. טבלת ניתוב המקום בו ישמרו נתוני הניתוב.
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
טבלת ניתוב
המקום בו ישמרו נתוני הניתוב.
בטבלה זו אוגר הנתב מידע על מצב המסלולים הקיימים .
כשיש צורך לנתב מידע הנתב פונה לטבלת הניתוב ומתכנן את המסלול לחבילת המידע.
רשת המחוברת ישירות לנתב, הנתב יכיר.
רשת מרוחקת על הנתב ללמוד.

22. טבלת ניתוב מצב חומרתי סטטי דינמי - הניתוב נלמד ע”י פרוטוקול
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
טבלת ניתוב
מצב חומרתי
סטטי
הגדרת ניתוב ידנית
דינמי
- הניתוב נלמד ע”י פרוטוקול

23. ניתוב סטטי וניתוב דינמי
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
ניתוב סטטי וניתוב דינמי
ניתוב סטטי –
משתמש בניתוב שמנהל הרשת הגדיר באופן ידני.
אינו משתנה בהתאם לשינויי טופולוגיה.
ניתוב דינאמי –
משתמש בניתוב שנלמד על-ידי פרוטוקול ניתוב.
נלמד בכל פרק זמן קבוע או בזמן שינוי טופולוגיה.

24. ניתוב סטטי Network – כתובת רשת היעד Mask – Subnet Mask
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
ניתוב סטטי
Router(config)#ip route network [mask] {address | interface} [distance] [permanent]
Network – כתובת רשת היעד
Mask – Subnet Mask
Address – כתובת ה-IP של הנתב שמחובר לרשת היעד
Interface – הממשק ממנו נצא (או ממשק או כתובת)
Dinstance – כשיש מספר דרכים ליעד נציין מרחק.
Permanent – במידה ונפלה הרשת הניתוב יישאר בטבלה.

25. ניתוב סטטי - דוגמה עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
Stub Network
Network S0 A B B
Router(config)#ip route
זוהי דוגמה לניתוב סטטי שמוגדר בנתב, הנתיב הוא חד כיווני מ- A ל- B

26. ניתוב Default עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
Stub Network
Network S0 A B B
Router(config)#ip route
בדוגמה זו כל המסגרות שהנתב יקבל הוא יעביר הלאה.

27. Routed Protocol: IP Routing Protocol: RIP, IGRP
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
מהו פרוטוקול ניתוב
פרוטוקול ניתוב - פרוטוקול שעובד בין נתבים. מלמד אותם כיצד ומהיכן יש לנתב את המידע. לדוגמה RIP,OSPF)
פרוטוקול מנותב – פרוטוקול הניתן לניתוב. E0 S0
Network Protocol
Destination Network
Exit Interface
Connected RIP IGRP
E0 S0 S1
Routed Protocol: IP Routing Protocol: RIP, IGRP

28. פרוטוקול ניתוב ופרוטוקול מנותב
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
פרוטוקול ניתוב ופרוטוקול מנותב
פרוטוקול ניתוב נועד לתקשר בין נתבים.
פרוטוקול מנותב מוגדר בתחנות.
פרוטוקול מנותב נועד להגדרת מבנה המנה והשימוש בה.
ניתן להסיק כי פרוטוקול מנותב "רוכב על" פרוטוקול ניתוב

29. דרישות מפרוטוקול הניתוב
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
דרישות מפרוטוקול הניתוב
בחירת מסלול אופטימלי
ניתוב ללא Loop-ים
הקטנת תעבורת עדכוני ניתוב
תמיכה בטופולוגיות היררכיות
קלות לתפעול
הסתגלות לשינויים בצורה מהירה
גמישות לרשתות גדולות
תואם לציוד הקיים
תמיכה ב- SubnetMask בעלות אורכים שונים

30. מדדים - Metrics עקרונות ניתוב – שיטות ניתובA
IGRP
Bandwidth
Delay
Load
Reliability
MTU 56
RIP
Hop Count T1 56 T1 B
זהו מידע המשמש למציאת מסלול הניתוב הטוב ביותר ליעד

31. מדדים - Metrics אורך המסלול
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
מדדים - Metrics
אורך המסלול
Hop Count - מספר ציודי הניתוב אשר קיימים בדרך ליעד – מספר הקפיצות
Cost – רוחב פס של העורק.
אמינות- Reliability – כמות רעשים, מס' פעמים שנפל העורק

32. עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
מדדים - Metrics
השהיה Delay - הזמן הלוקח להעביר את המסגרות מהמקור אל היעד
עומס - עומס של משאבי הרשת כגון נתבים ועורקים- אחוזי ניצולת CPU או מסגרות/בשניה

33. סוגים של פרוטוקולי ניתוב
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
סוגים של פרוטוקולי ניתוב
ישנם שני סוגים עיקריים של פרוטוקולי ניתוב:
“עדכוני ניתוב” וקטור מרחק – (Distance Vector)
“הכרזת מצב עורקים” – (Link State)

34. Distance—How Far Vector—In Which Direction
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
פרוטוקולי Distance Vector B C A
Distance—How Far Vector—In Which Direction D D C B A
Routing
Table
Routing
Table
Routing
Table
Routing
Table
מעביר כל פרק זמן עותק של כל טבלת הניתוב לנתבים השכנים

35. בניית טבלאות הניתוב נתבים מוצאים את המסלול הטוב ביותר ליעד מהשכנים
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב – Distance Vector
בניית טבלאות הניתוב E0 A S0 B C S0 S1 S0 E0
Routing Table
Routing Table
Routing Table E0 S0 S0 S1 S0
Layer 1 of 3
Purpose: This figure continues the concept of how a router using a distance vector protocol generally discovers the best path to destinations from each router neighbor.
Emphasize: Layer 1 shows the topology consisting of four networks and three routers. Routing tables inside each router begin with entries for the 0 distance to directly connected networks. E0
נתבים מוצאים את המסלול הטוב ביותר ליעד מהשכנים

36. בניית טבלאות הניתוב נתבים מוצאים את המסלול הטוב ביותר ליעד מהשכנים
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב – Distance Vector
בניית טבלאות הניתוב E0 A S0 B C S0 S1 S0 E0
Routing Table
Routing Table
Routing Table E0 S0 S0 S1 S0 E0
Layer 2 of 3
Emphasize: Layer 2 adds routing entries received some time later about noncontiguous networks that have distances of 1 from the given routers. 1 1 S0 1 1
נתבים מוצאים את המסלול הטוב ביותר ליעד מהשכנים

37. בניית טבלאות הניתוב נתבים מוצאים את המסלול הטוב ביותר ליעד מהשכנים
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב – Distance Vector
בניית טבלאות הניתוב E0 A S0 B C S0 S1 S0 E0
Routing Table
Routing Table
Routing Table E0 S0 S0 S1 S0 E0
Layer 3 of 3
Emphasize: Layer 3 adds the final entries received some time later that have distances of 2 from routers A and C. 1 1 S0 1 2 1 S0 2
נתבים מוצאים את המסלול הטוב ביותר ליעד מהשכנים

38. חסרונות Distance Vector
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
חסרונות Distance Vector
העמסת הרשת – שליחת עדכונים כל זמן מסוים
סכנת לולאות ניתוב
הזמן עד שכל נתבי הרשת יכירו את הרשת איטי.
אינו מתאים לרשתות גדולות
מוגבל ל- 15 קפיצות (למניעת מצב של לולאות ניתוב).
תהליך עדכון טבלאות ארוך.

39. Shortest Path First Tree
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
פרוטוקולי Link State B C A D
Link-State Packets
Topological
Database
Routing
Table
SPF
Algorithm
Shortest Path First Tree
בתחילה כל נתב משדר את כל הטבלה שלו. לאחר מכן רק העדכונים ישלחו.

40. עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
פרוטוקולי Link State
מפיצה נתונים על מצב העורקים בכל נתב ברשת בין כל הנתבים האחרים.
נתב שולח את המצב של העורקים שלו.
רק העדכונים (שינויי הטופולוגיה) ישלחו ברגע בו התרחשו.
LSA – Link State Advertisment – העדכונים

41. דוגמה לרשת היררכית עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב – Link State אזור ניתוב
שונה
Lsa
Lsa
Backbone Area I A B
Lsa
Area 3
Area 1
Area 2 E D
Lsa
Lsa C
Lsa F H G

42. פרוטוקולי Link State שיטה מבוססת אזורים – היררכית.
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
פרוטוקולי Link State
שיטה מבוססת אזורים – היררכית.
בכל אזור ישלחו רק עדכונים מתוך אותו האזור .
העדכונים החיצוניים לאותו אזור יעודכנו רק בנתבי הגבולות (Border Rrouter).
בצורה זו השגנו טבלאות ניתוב קטנות יותר.
כל האזורים חייבים להיות מקושרים לאזור הראשי (Backbone)

43. יתרונות Link State הזמן עד שכל הנתבים מכירים את כל הרשת מהיר.
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
יתרונות Link State
הזמן עד שכל הנתבים מכירים את כל הרשת מהיר.
שינויי טופולוגיה מעודכנים באון-ליין.
המבנה ההיררכי מאפשר להפיק את התועלת המקסימלית ממשאבי הרשת.

44. עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
חסרון Link State
ברשתות מורכבות, באתחול של הרשת (כל הנתבים שולחים את ה-LSA שלהם) יכול להיווצר מצב של הצפת הזיכרון והמעבד של הנתבים.

45. השוואה בין פרוטוקולי הניתוב
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
השוואה בין פרוטוקולי הניתוב
Distance Vector
Link State
נודע לאחר שלא נשלחו עדכוני ניתוב בין 10 ל 90 שניות
נודע לאחר שלא נשלחה הודעת HELLO ובטווח של עד 10 שניות
זיהוי נפילת הנתב
הטבלאות מכילות מידע על הרשתות המחוברות ישירות ומועברות לשכנים
המידע על כל הרשת מרוכז בטבלאות LINK STATE ומופץ בכל הרשת
הפצת הטבלאות

46. השוואה בין פרוטוקולי הניתוב
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
השוואה בין פרוטוקולי הניתוב
Distance Vector
Link State
המדד הוא HOP , המסלול בעל מספר ה HOP הנמוך ביותר יבחר
המדד הוא COST , המסלול בעל ה COST הנמוך ביותר יבחר
בחירת הנתיב
לאחר לימוד השינויים הטבלאות נשלחות לשכנים
לאחר לימוד השינויים הם בלבד מופצים לכל הרשת בהתאם לאזורים השונים)
עדכוני טבלאות

47. השוואה בין פרוטוקולי הניתוב
עקרונות ניתוב – שיטות ניתוב
השוואה בין פרוטוקולי הניתוב
Distance Vector
Link State
הטבלות ישלחו כל 30 שניות
לאחר לימוד השינויים הטבלאות נשלחות לשכנים
עדכון ישלח בזמן של בין חצי שעה לשעתיים
לאחר לימוד השינויים הם בלבד מופצים לכל הרשת בהתאם לאזורים השונים)
במידה ואין שינוי במצב הנתב

48. מבנה מנת - IP עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
Version Length Type of Service Total Length
Identification
Time to Live
Protocol
Flags
Fregment Offset
Header Checksum
Source Ip Address
Destination Address
Options
Data

49. מבנה מסגרת - IP שדה Version – גרסאת פרוטוקול ה- Ip הפעילה. 4 סיביות.
עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
מבנה מסגרת - IP
שדה Version – גרסאת פרוטוקול ה- Ip הפעילה. 4 סיביות.
שדה Length - 16סיביות המגדירות את גודל ה- Header.
שדה Total Length - 16 סיביות המגדירות את גודל המנה כולה.
שדה Identification סיביות המגדירות את מספר המקטע של המסגרת

50. מבנה מסגרת - IP שדה Flag – מציין האם בוצעה חלוקה למקטעים.
עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
מבנה מסגרת - IP
שדה Flag – מציין האם בוצעה חלוקה למקטעים.
שדה Fregment Offset – 13 סיביות מציין את מיקום המקטע (היסט) מתחילת בלוק הנתונים הנוכחי – מאפשר סידור מהיר של המידע.
שדה Time to Live – TTL – זמן החיים של המנה. 8 סיביות

51. עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
מבנה מסגרת - IP
שדה Protocol – מייצג את סוג הפרוטוקול ברמה 4 שרוכב על הרמה הזו
שדה Header Checksum – 16 סיביות המאפשרות בדיקת שגיאות.
שדה SA - 32 סיביות לכתובת מקור.
שדה DA - 32 סיביות לכתובת יעד.
שדה Options - 32 סיביות להרחבה – לשימוש עתידי.

52. טיפול במסגרת עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
תחנה א' רוצה לשלוח מסגרת לתחנה ב' מה היא תעשה? e1 e2 א ב
MAC
ARP e3 ג
AND
AND
כתובות רשת שונות – לכן ישלח ARP אל ה- D.G.

53. טיפול במסגרת עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
תחנה א' מבצעת ARP ומקבלת כתובת MAC של הנתב
כעת היא יכולה לשלוח את המסגרת e1 e2 א ב
מסגרת e3 ג
מה כעת על הנתב לבצע?

54. טיפול במסגרת עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת e1 e2 א ב e3
הנתב מבצע AND לוגי בין הכתובת ל Subnet Mask של הרגל ממנה נכנסה חבילת המידע.
AND ג
כתובת הרשת היא

55. טיפול במסגרת עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת 1.1.1.1 1.1.1.2 e1 e2 א ב
כעת אנו יודעים שעלינו לצאת מכאן – e2 e3 ג e3
Connected e2 e1
Exit interface
Destination Network
Network Protocol
לאחר שיש לנו את כתובת הרשת נציץ בטבלת הניתוב

56. טיפול במסגרת עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת 1.1.1.1 1.1.1.2 e1 e2 א ב e3 ג
כעת נבצע TTL – 1
במידה והגיע ל-0 נזרוק את המסגרת
נבצע עדכון ל Checksum.
כעת המסגרת מוכנה למשלוח

57. לנתב יש כתובת IP יעד והוא יודע מהיכן להוציא את המסגרת אך מה חסר?
עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
טיפול במסגרת e1 e2 א ב
MAC
ARP e3 ג
לנתב יש כתובת IP יעד והוא יודע מהיכן להוציא את המסגרת אך מה חסר?
נכון כתובת MAC

58. טיפול במסגרת עקרונות ניתוב – אופן טיפול במסגרת
תחנה ב' קיבלה את המידע וכולם שמחים ומאושרים!! e1 e2 א ב
מסגרת e3 ג
כעת הנתב יכול לשלוח את המידע לתחנת היעד בבטחה

59. שאלות סיכום וחזרה מהי שיטת העבודה Distance vector?
עקרונות ניתוב
שאלות סיכום וחזרה
מהי שיטת העבודה Distance vector?
כיצד הנתב יודע לאיזה ממשק לשלוח את המסגרת?
כאשר הנתב חוצץ בין תחנת המקור ליעד, איזה כתובת MAC תשלח למקור בפעולת ה- ARP?