Tutto sui router: Tipi di router, tabella di routing e routing IP

Ruolo e significato dei router nel sistema di rete del computer:

Il nostro precedente tutorial in questa serie di formazione completa di rete ci ha spiegato in dettaglio gli switch Layer 2 e Layer 3. In questo tutorial, vedremo sui router in dettaglio.

I router sono ampiamente utilizzati ovunque nella nostra vita quotidiana in quanto questi collegano le varie reti tutte insieme distribuite su lunghe distanze.

Poiché il nome è autoesplicativo, i router acquisiscono la loro nomenclatura dal lavoro che svolgono, significa che instradano i pacchetti di dati dall’estremità di origine a quella di destinazione utilizzando un algoritmo di routing nei sistemi di rete dei computer.

Che cosa sono i router?

Se u avesse una società di telecomunicazioni che ha una filiale a Bangalore e un altro a Hyderabad, quindi per stabilire una connessione tra di loro usiamo router ad entrambe le estremità che sono stati collegati tramite cavo in fibra ottica attraverso collegamenti STM ad alta larghezza di banda o collegamenti DS3.

Con questo scenario, il traffico sotto forma di dati, voce o video fluirà da entrambe le estremità dedicatedly tra di loro senza l’interferenza di qualsiasi terzo traffico indesiderato. Questo processo è conveniente ed efficiente in termini di tempo.

Allo stesso modo, questo router svolge anche un ruolo chiave per stabilire connessioni tra tester software, questo esploreremo ulteriormente nel tutorial.

Di seguito è riportato lo schema di una rete di router in cui due router, ovvero R1 e R2, collegano tre reti diverse.

In questo tutorial, studieremo i vari aspetti, caratteristiche e applicazioni dei router.

Tipi di router

Esistono fondamentalmente due tipi di router:

Router hardware: Questi sono l’hardware con una competenza software integrata distintiva fornita dai produttori. Usano le loro capacità di routing per eseguire il routing. Hanno alcune caratteristiche più speciali anche in aggiunta alla funzione di routing di base.

Cisco 2900 router, ZTE ZXT1200, ZXT600 router sono l’esempio di comunemente usato router hardware.

Router software: funzionano allo stesso modo dei router hardware, ma non hanno alcuna scatola hardware separata. Forse è un server windows, Netware o Linux. Tutti questi hanno capacità di routing integrate.

Sebbene i router software siano generalmente utilizzati come gateway e firewall nei grandi sistemi di rete per computer, entrambi i tipi di router hanno le loro caratteristiche e il loro significato.

I router software hanno una porta limitata per la connettività WAN e altre porte o schede supportano la connettività LAN, quindi non possono sostituire i router hardware.

A causa delle caratteristiche integrate di routing tutte le schede e le porte eseguiranno il routing WAN e altri anche a seconda della sua configurazione e capacità.

Caratteristiche dei router

• Funziona sul livello di rete del modello di riferimentoSI e comunica con i dispositivi vicini sul concetto di indirizzamento IP e subnetting.
• I componenti principali dei router sono l’unità di elaborazione centrale (CPU), la memoria flash, la RAM non volatile, la RAM, la scheda di interfaccia di rete e la console.
• I router hanno un diverso tipo di porte multiple come porta fast-Ethernet, gigabit e porta di collegamento STM. Tutte le porte supportano la connettività di rete ad alta velocità.
• A seconda del tipo di porta necessaria nella rete l’utente può configurarli di conseguenza.
• I router eseguono il processo di incapsulamento e decapsulazione dei dati per filtrare le interferenze indesiderate.
• I router hanno l’intelligenza integrata per instradare il traffico in un grande sistema di rete trattando le sottoreti come una rete intatta. Essi hanno la capacità di analizzare il tipo di collegamento successivo e hop collegato con esso che li rende superiori ad altri dispositivi layer-3 come switch e ponti.
• Router funzionano sempre in modalità master e slave fornisce quindi ridondanza. Entrambi i router avranno le stesse configurazioni a livello software e hardware se il master fallisce, lo slave agirà come Master ed eseguirà tutte le sue attività. Salva così l’errore di rete completo.

IP Routing

È la procedura di trasmissione dei pacchetti dal dispositivo finale di una rete al dispositivo finale remoto di un’altra rete. Questo è realizzato dai router.

I router ispezionano l’indirizzo IP finale di destinazione e l’indirizzo next-hop e, in base ai risultati, inoltreranno il pacchetto di dati alla destinazione.

Le tabelle di routing vengono utilizzate per trovare i prossimi indirizzi hop e gli indirizzi di destinazione.

Gateway predefinito: un gateway predefinito non è altro che un router stesso. Viene distribuito nella rete in cui un host del dispositivo finale non ha l’ingresso di route next-hop di una rete di destinazione esplicita e non è in grado di individuare il modo per arrivare a quella rete.

Quindi i dispositivi host sono configurati in modo tale che i pacchetti di dati che sono diretti verso la rete remota saranno destinati in primo luogo al gateway predefinito.

Quindi il gateway predefinito fornirà il percorso verso la rete di destinazione al dispositivo host di origine.

Tabella di routing

I router hanno la memoria interna chiamata RAM. Tutte le informazioni raccolte da una tabella di routing verranno memorizzate nella RAM dei router. Una tabella di routing identifica il percorso di un pacchetto imparando l’indirizzo IP e altre informazioni correlate dalla tabella e inoltra il pacchetto alla destinazione o alla rete desiderata.

Di seguito sono riportate le entità contenute in una tabella di routing:

1. Indirizzi IP e Subnet mask dell’host di destinazione e della rete
2. Indirizzi IP di tutti quei router necessari per raggiungere la rete di destinazione.
3. Informazioni sull’interfaccia estroversa

Esistono tre diverse procedure per il popolamento di una tabella di routing:

• Sottoreti collegate direttamente
• Routing statico
• Routing dinamico

Percorsi collegati: nella modalità ideale, tutte le interfacce dei router rimarranno in stato “down”. Quindi le interfacce su cui l’utente implementerà qualsiasi configurazione, in primo luogo cambiano lo stato da ‘down’ a ‘up’. Il prossimo passo della configurazione sarà l’assegnazione degli indirizzi IP a tutte le interfacce.

Ora il router sarà abbastanza intelligente da instradare i pacchetti di dati verso una rete di destinazione tramite interfacce attive collegate direttamente. Le sottoreti vengono aggiunte anche nella tabella di routing.

Routing statico: utilizzando il routing statico, un router può raccogliere il percorso verso la rete lontana che non è fisicamente o direttamente collegato a una delle sue interfacce.

Il routing viene eseguito manualmente eseguendo un particolare comando che viene utilizzato globalmente.

Il comando è il seguente:

IP route destination_network _IP subnet_mask_ IP next_hop_IP_address.

È generalmente utilizzato in piccole reti solo come bisogno di un sacco di configurazione manuale e l’intero processo è molto lungo.

Un esempio è il seguente:

Il router 1 è fisicamente collegato al router 2 sull’interfaccia Fast Ethernet. Router 2 è anche direttamente collegato alla sottorete 10.0.2.0 / 24. Poiché la sottorete non è fisicamente connessa con il Router 1, quindi non indica il modo di instradare il pacchetto alla sottorete di destinazione.

Ora abbiamo bisogno di configurarlo manualmente che è il seguente:

• Vai al prompt dei comandi del Router 1.
• Inserisci mostra percorso IP, la tabella di routing ha il seguente tipo di configurazione.

Router# mostra percorso IP

C 192.164.0.0/24 è collegato direttamente, FastEthernet0 / 0, C sta per collegato.

• Ora usiamo il comando route statico per la configurazione in modo che il Router 1 possa arrivare alla sottorete 10.0.0.0/24.

Router# conf t

Router (config) # ip route 10.0.0.0 255.255.255.0 192.164.0.2

Router (config) # exit

Router# show ip route

10.0.0.0/24 è subnet 1 subnet

S 10.0.0.0 via 192.164.0.2

C 192.164.0.0/24, è direttamente connesso , FastEthernet0/0

S sta per statica.

Nota: Il prompt dei comandi del router ha anche molte altre informazioni, ma ho spiegato qui solo quel comando e le informazioni che sono rilevanti per l’argomento.

Routing dinamico: Questo tipo di routing funziona con almeno un tipo di protocollo di routing è facilitato con esso. Un protocollo di routing viene praticato dai router in modo che possano condividere le informazioni di routing tra di loro. Con questo processo, ciascuno dei router della rete può apprendere tali informazioni e le distribuirà nella creazione delle proprie tabelle di routing.

Il protocollo di routing funziona in modo tale che se un collegamento scende su cui era il routing dei dati, cambia dinamicamente il loro percorso per il routing del pacchetto che a sua volta li rende resistenti ai guasti.

Anche il routing dinamico non richiede alcuna configurazione manuale che consente di risparmiare tempo e carico amministrativo.

Abbiamo solo bisogno di definire i percorsi e le relative sottoreti corrispondenti che il router utilizzerà e il resto è curato dai protocolli di routing.

Distanza amministrativa

Maggiore di un protocollo di routing può essere praticata dalla rete e i router possono raccogliere informazioni sul percorso sulla rete da varie fonti. Router compito principale è quello di cercare il percorso migliore. Il numero di distanza amministrativa viene praticato dai router per scoprire quale percorso è più adatto per instradare il traffico. Il protocollo che indica il numero più basso distanza amministrativa è più adatto da usare.

Metrica

Si consideri che router scoprire due percorsi distintivi per arrivare all’host di destinazione della stessa rete dallo stesso protocollo, allora deve prendere la decisione di scegliere il percorso migliore per instradare il traffico e la memorizzazione nella tabella di routing.

Metrica è un parametro di misura che viene distribuito per fissare il percorso più adatto. Ancora una volta più basso sarà il numero di metrica migliore sarà il percorso.

Tipi di protocolli di routing

Esistono due tipi di protocolli di routing:

1. Distance vector
2. Link state

Entrambi i tipi di protocolli di routing di cui sopra sono protocolli di routing interni (IGP) che denota che hanno usato per scambiare i dati di routing all’interno di un sistema di rete autonomo. Mentre Border gateway Protocol (BGP) è un tipo di exterior routing protocol (EGP) che indica che viene utilizzato per scambiare dati di routing tra due sistemi di rete dissimili su Internet.

Distance vector Protocol

RIP (Routing Information protocol): RIP è una sorta di protocollo vettoriale a distanza. Come per il nome, il protocollo di routing del vettore di distanza impiega la distanza per ottenere il percorso più adatto per raggiungere la rete remota. La distanza è fondamentalmente il conteggio dei router esistono in-between mentre si avvicina rete remota. RIP ha due versioni, ma la versione 2 è più comunemente usato ovunque.

La versione 2 ha la capacità di presentare maschere di sottorete e pratiche multicast per inviare aggiornamenti di routing. Hop count è praticato come una metrica e ha il conteggio amministrativo di 120.

RIP versione 2 avvia le tabelle di routing in ogni intervallo di 30 secondi, quindi viene utilizzata molta larghezza di banda in questo processo. Utilizza l’indirizzo multicast 224.0.0.9 per avviare le informazioni di routing.

EIGRP (Enhanced interior gateway routing protocol): È un tipo progressivo di protocollo vettoriale a distanza.

I vari tipi di aspetti di routing sono:

• Classless routing e VLSM
• Bilanciamento del carico
• Aggiornamenti incrementali
• Riepilogo percorso

I router che utilizzano EIGRP come protocollo di routing praticano l’indirizzo multicast 224.0.0.10. Router EIGRP mantengono tre tipi di tabelle di routing che ha tutte le informazioni necessarie.

La distanza amministrativa di EIGRP è 90 e determina la metrica utilizzando larghezza di banda e ritardo.

Link State Protocol

L’obiettivo del link state protocol è anche simile a quello del distance vector protocol, per individuare un percorso più adatto a una destinazione ma distribuire tecniche distintive per eseguirlo.

Link state protocol non avvia la tabella di routing complessiva, al suo posto, lancia le informazioni riguardanti la topologia di rete a seguito della quale tutti i router che utilizzano link state protocol dovrebbero avere le statistiche di topologia di rete simili.

Questi sono difficili da configurare e richiedono molta memoria di archiviazione e memoria della CPU rispetto al protocollo vettoriale a distanza.

Funziona più velocemente di quello dei protocolli vettoriali a distanza. Mantengono anche la tabella di routing di tre tipi ed eseguono il primo algoritmo del percorso più breve per scoprire il percorso migliore.

OSPF è una sorta di protocollo di stato del collegamento.

OSPF (aprire prima il percorso più breve):

• Si tratta di un protocollo di routing senza classi e supporta VLSM, aggiornamenti incrementali, riepilogo manuale del percorso e bilanciamento del carico di costo uguale.
• Solo il costo dell’interfaccia viene utilizzato come parametro metrico in OSPF. Il numero di distanza amministrativa è impostato su 110. Gli IP multicast distribuiti per gli aggiornamenti di routing sono 224.0.0.5 e 224.0.0.6.
• Il collegamento tra router vicini che utilizzano il protocollo OSPF viene impostato prima di condividere gli aggiornamenti di routing. Poiché si tratta di un protocollo di stato del collegamento, i router non gestiscono l’intera tabella di routing ma condividono solo le statistiche relative alla topologia di rete.
• Quindi ogni router esegue l’algoritmo SFP per determinare il percorso superlativo e lo include nella tabella di routing. Utilizzando questo processo la possibilità di errore del ciclo di routing è minimo.
• I router OSPF inviano i pacchetti hello su IP multicast 224.0.0.5 per impostare il collegamento con i vicini. Quindi, quando il collegamento viene stabilito, inizia a fluttuare gli aggiornamenti di routing ai vicini.
• Un router OSPF invia pacchetti hello ogni 10 secondi sulla rete. Se non riceve il pacchetto hello di ritorno da un vicino in 40 secondi, proclamerà quel vicino come down. I router per diventare vicini dovrebbero avere alcuni campi comuni come subnet ID, area id, hello e dead interval timer, authentication e MTU.
• OSPF ha il processo di autenticazione di ogni messaggio. Questo viene utilizzato per evitare che i router trasmettano false informazioni di routing. Le informazioni false possono portare ad attacchi denial of service.
• Esistono due metodi di autenticazione, MD5 e clear text authentication. MD5 è più comunemente usato. Supporta il processo di riepilogo manuale delle rotte mentre si muove nelle tabelle di routing.

BGP (Border Gateway Protocol):

Finora abbiamo discusso i protocolli di routing interni che vengono utilizzati per le piccole reti. Ma per le reti su larga scala, BGP viene utilizzato in quanto ha la capacità di gestire il traffico su Internet per le grandi reti.

• Le industrie che utilizzano BGP hanno un numero di sistema autonomo esclusivo che viene condiviso con un’altra rete per stabilire la connessione tra i due sistemi autonomi (sistemi autonomi).
• Con l’aiuto di questa joint venture, le industrie e i fornitori di servizi di rete come gli operatori mobili possono fornire le rotte comandate da BGP e, per questo motivo, i sistemi ottengono la velocità e l’efficienza di Internet amplificate con una ridondanza superiore.
• Costruisce la valutazione del routing sulla base di politiche di rete, set di regole configurate e percorsi di routing e partecipa anche a trarre conclusioni di routing principali.
• BGP rende i suoi vicini di configurazione manuale tra i router per costruire una sessione TCP sulla porta 179. Un presentatore BGP invia messaggi di 19 byte ogni 60 secondi ai suoi vicini per stabilire la connessione.
• Il meccanismo Route-map gestisce il flusso dei percorsi in BGP. Non è altro che un insieme di regole. Ogni regola spiega, per percorsi equivalenti criteri specificati, quale decisione da attuare. La decisione è di scartare il percorso o di fare modifiche di pochi attributi del percorso prima di memorizzarlo definitivamente nella tabella di routing.
• I criteri di selezione del percorso BGP sono diversi dagli altri. Per prima cosa scopre gli attributi del percorso per percorsi sincronizzati senza loop per raggiungere la destinazione nel modo seguente.

Lavoro del router

• Nella parte hardware del router, le connessioni fisiche vengono effettuate tramite porte di ingresso; mantiene anche la copia della tabella di inoltro. Switching fabric è una sorta di IC (circuito integrato) che indica al router su quale porta di uscita deve inoltrare il pacchetto.
• Routing processor salva la tabella di routing al suo interno e implementa i diversi protocolli di routing da utilizzare nell’inoltro dei pacchetti.
• La porta di uscita trasmette i pacchetti di dati al suo posto.

Il lavoro è diviso in due piani diversi,

• Piano di controllo: I router mantengono la tabella di routing che memorizza tutti i percorsi statici e dinamici da utilizzare per destinare il pacchetto di dati all’host remoto. Il piano di controllo è una logica che produce una base di informazioni di inoltro (FIB) per essere utilizzato dal piano di inoltro e ha anche le informazioni riguardanti l’interfaccia fisica dei router da collegare.
• Piano di inoltro: in base alle informazioni raccolte dal piano di controllo in base ai record nelle tabelle di routing, inoltra il pacchetto di dati per correggere l’host di rete remoto. Si prende anche cura delle corrette connessioni fisiche interne ed esterne.
• Inoltro: Come sappiamo che lo scopo principale dei router è quello di collegare grandi reti come le reti WAN. Come funziona su layer-3 così prende la decisione di inoltro sulla base dell’indirizzo IP di destinazione e subnet mask memorizzati in un pacchetto diretto per la rete remota.

• Come da figura, Router A può raggiungere il Router C tramite due percorsi, uno è direttamente attraverso la sottorete B e un altro è attraverso il Router B utilizzando rispettivamente la sottorete A e la sottorete C. In questo modo, la rete è diventata ridondante.
• Quando un pacchetto arriva al router prima lookout nella tabella di routing per trovare il percorso più adatto per raggiungere la destinazione e una volta che ottiene l’indirizzo IP del prossimo hop incapsula il pacchetto di dati. Per scoprire il miglior protocollo di routing del percorso viene utilizzato.
• Il percorso viene appreso raccogliendo informazioni dall’intestazione associata a ciascun pacchetto di dati che arriva a ciascun nodo. L’intestazione contiene le informazioni sull’indirizzo IP dell’hop successivo della rete di destinazione.
• Per raggiungere una destinazione, diversi percorsi sono menzionati nella tabella di routing; utilizzando un algoritmo menzionato, utilizza il percorso più adatto per inoltrare i dati.
• Controlla anche che l’interfaccia su cui il pacchetto è pronto per essere inoltrato sia accessibile o meno. Una volta raccolte tutte le informazioni necessarie, invia il pacchetto in base al percorso deciso.
• Il router supervisiona anche la congestione quando i pacchetti raggiungono qualsiasi speranza della rete ad un ritmo maggiore di quello che il router è in grado di elaborare. Le procedure utilizzate sono una goccia di coda, una diagnosi precoce casuale (ROSSO) e una diagnosi precoce casuale ponderata (WRED).
• L’idea alla base di questi è router rilasciare il pacchetto di dati quando la dimensione della coda viene superata ciò che è predefinito durante la configurazione e può essere memorizzato nei buffer. Così il router scarta i pacchetti appena arrivati in arrivo.
• Oltre a questo router prende la decisione di scegliere quale pacchetto da inoltrare per primo o a quale numero quando esistono più code. Questo è implementato dal parametro QoS (quality of service).
• L’esecuzione di routing basato su criteri è anche una funzione dei router. Ciò viene fatto bypassando tutte le regole e le rotte definite nella tabella di routing e creando un nuovo set di regole, per inoltrare il pacchetto di dati su base immediata o prioritaria. Questo viene fatto sulla base dei requisiti.
• Eseguendo le varie attività all’interno del router l’utilizzo della CPU è molto elevato. Quindi alcune delle sue funzioni sono eseguite da circuiti integrati specifici dell’applicazione (ASIC).
• Le porte Ethernet e STM vengono utilizzate per collegare il cavo in fibra ottica o un altro mezzo di trasmissione per la connettività fisica.
• La porta ADSL viene utilizzata per collegare il router all’ISP utilizzando rispettivamente i cavi CAT5 o CAT6.

Applicazioni dei router

• I router sono gli elementi costitutivi dei fornitori di servizi di telecomunicazione. Sono utilizzati per il collegamento di apparecchiature hardware di base come MGW, BSC, SGSN, IN e altri server alla rete di localizzazione remota. Quindi funziona come una spina dorsale delle operazioni mobili.
• I router vengono utilizzati nella distribuzione del centro operativo e di manutenzione di un’organizzazione che può essere chiamata centro NOC. Tutta l’attrezzatura dell’estremità lontana è collegata con posizione centrale sopra il cavo ottico via i router che inoltre fornisce la ridondanza operando nel collegamento principale e nella topologia di collegamento della protezione.
• Supporto veloce tasso di trasmissione dei dati come utilizza alta larghezza di banda STM link per la connettività così utilizzato sia per la comunicazione via cavo e wireless.
• I tester software utilizzano anche router per le comunicazioni WAN. Supponiamo che il manager di un’organizzazione software si trova a Delhi e il suo esecutivo si trova in varie altre località come Bangalore e Chennai. Quindi i dirigenti possono condividere i loro strumenti software e altre applicazioni con il loro manager tramite router collegando i loro PC al router utilizzando l’architettura WAN.
• I router moderni hanno la caratteristica di porte USB integrate all’interno dell’hardware. Hanno memoria interna con capacità di archiviazione sufficiente. I dispositivi di archiviazione esterni possono essere utilizzati in combinazione con i router per la memorizzazione e la condivisione dei dati.
• I router hanno la caratteristica di restrizione di accesso. L’amministratore configura il router in modo tale che solo pochi client o persone possano accedere ai dati complessivi del router mentre altri possono accedere solo ai dati definiti per cercare.
• Oltre a questo i router possono essere configurati in modo tale che solo una persona ha i diritti cioè il proprietario o l’amministratore di eseguire modificare, aggiungere o eliminare la funzione nella parte software, mentre altri possono avere solo i diritti di visualizzazione. Ciò lo rende altamente sicuro e può essere utilizzato in operazioni militari e società finanziarie in cui la riservatezza dei dati è una delle principali preoccupazioni.
• Nelle reti wireless, con l’aiuto della configurazione VPN nei router, può essere utilizzato nel modello client-server con il quale è possibile condividere Internet, risorse hardware, video, dati e voce distanti. Un esempio è mostrato nella figura seguente.

• I router sono ampiamente utilizzati dal provider di servizi Internet per inviare dati dall’origine alla destinazione sotto forma di e-mail, come pagina Web, voce, immagine o file video. I dati possono essere inviati ovunque nel mondo a condizione che la destinazione debba avere un indirizzo IP.

Conclusione

In questo tutorial, abbiamo studiato in profondità le varie caratteristiche, tipi, di lavoro, e l’applicazione di router. Abbiamo anche visto il funzionamento e le caratteristiche di diversi tipi di protocolli di routing utilizzati dai router per scoprire il percorso migliore per il routing dei pacchetti di dati alla rete di destinazione dalla rete di origine.

Further reading =>Come aggiornare il Firmware sul Router

Analizzando tutti i vari aspetti dei router ci siamo resi conto del fatto che i router svolgono un ruolo molto importante nei moderni sistemi di comunicazione. È ampiamente utilizzato quasi ovunque, dalle piccole reti domestiche alle reti WAN.

Con l’uso di router, la comunicazione su lunga distanza se è sotto forma di dati, voce, video o immagine diventa più affidabile, veloce, sicuro e conveniente.

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