Celý tento seriál o routingu vznikl, když jsem se připravoval na Cisco test 642-901 BSCI, jako moje poznámky. Následně jsem provedl pouze jednoduchou úpravu a text publikoval. Pokud myslíte, že něco podstatného chybí, něco není správně popsáno nebo není úplně jasné, tak uvítám vaše informace v komentářích.

Základy routování jsou popsány v článku TCP/IP - Routing - směrování.

Dělení routovacích protokolů

Do routovací tabulky se vytváří několik typů záznamů cest (routes), záleží na tom, jakým způsobem vznikly. Pakety jsou podle toho směrovány jedním ze základních způsobů routování:

• statické routování - ručně zadané cesty (záznamy v routovací tabulce), bezpečné a dobré, ale nereflektuje změny v topologii sítě
• dynamické routování - síť se automaticky přizpůsobuje změnám v topologii a dopravě, automaticky se vypočítávají cesty pomocí routovacího protokolu
• defaultní routování - pokud neexistuje jiná cesta, tak se použije defaultní

Dynamické routovací protokoly jsou dvou základních typů:

• Distance-Vector Routing Protocol
• Link-State Routing Protocol

Pozn.: Také je zde Path-Vector Routing Protocol, který patří pod Distance-Vector Routing Protocol.

Dále dělíme dynamické protokoly podle toho, zda jsou určeny pro nasazení uvnitř lokální sítě (přesněji řečeno uvnitř autonomního systému (AS), který může obsahovat několik LAN) nebo fungují napříč sítěmi (spojují AS dohromady).

• Interior Gateway Protocol - IGP - routuje uvnitř Autonomous System (AS)
• Exterior Gateway Protocol  - EGP - routuje mezi AS

Distance-Vector Routing Protocol

• RIP, RIP2, IGRP, EIGRP, BGP
• routery udržují routovací tabulku s informací o (vektoru) vzdálenosti do dané sítě
• periodicky routovací tabulku zasílají sousedům, ti si upraví svoji tabulku a tu opět odešlou dál
• pro výpočet nejlepší cesty se používá jedna (počet hopů u RIP) nebo více (propustnost linky a zpoždění u IGRP) metrik
• upraveným typem distance-vector protokolu je path-vector protocol.
• jednoduché DVRP (RIP, IGRP) nevytváří vztahy se sousedy
• problémem jsou routovací smyčky (routing loops) - řeší se pomocí definice maximální vzdálenosti (TTL), Split Horizon (neposílá routu na rozhranní přes které přišla), Route Poisoning, hold-down timer (čekací interval, než je síť stabilní, prodlužuje konvergenci)

Link-State Routing Protocol

• OSPF, IS-IS
• routery udržují komplexní databázi síťové topologie (vytvořenou pomocí LSA)
• vyměňují si Link State Advertisements - LSA, LSA jsou vyvolány nějakou událostí v síti, také Link State Packet - LSP nebo Link State PDU
• do svého okolí také odesílá Hello pakety, kde zasílá informace o sobě
• rychle reaguje na změny topologie, ale spotřebovává více pásma (hlavně na počátku zasílá množství LSP) a zdrojů na routeru
• metrika je komplexní, nejlepší cesta se počítá pomocí Dijkstrova algoritmu shortest path first - SPF
• pro zlepšení vlastností se rozděluje na menší oblasti, hraniční routery posílají sumární cesty, využívá multicast, číslování LSA

Obecné termíny

Autonomous System - AS

• je skupina IP sítí a routerů, které jsou pod stejnou technickou administrací
• čísla 1 až 65535
• privátní rozsah 65512 - 65535
• AS používá EGP pro komunikaci s jinou AS
• uvnitř AS se routy naučené z BGP mohou redistribuovat do IGP

Administrative Distance - AD

• určuje důvěryhodnost protokolu - definuje spolehlivost protokolu a prioritizuje lepší nižším číslem
• je vlastnost používaná na routrech k určení nejlepší cesty mezi více routovacími protokoly
• Jinak řečeno na routeru může běžet více routovacích protokolů a podle AD se rozhoduje, který se použije.
• Na Cisco routrech můžeme měnit defaultní hodnoty.

Nastavení administrativní vzdálenost AD (nižší lepší) provede následující příkaz. Weight je hodnota AD.

ROUTER(config-router)#distance weight [source-ip-address source-mask (access-list-number | name)]

Konvergence

• procesy a čas potřebný pro konverzi směrovacího protokolu
• konvergence je dosažena ve chvíli, kdy všechny routry mají kompletní aktuální informaci o topologii

Síťové informace

• serial interface má default bandwidth rovnu T1 = 1.544Mbps
• point to multipoint Frame Relay má default rychlost = propustnost_kanálu (T1) / počet_subinterfaců
• Protocol Data Unit - PDU - záleží na protokolu / vrstvě OSI modelu, takže třeba L2 PDU je rámec, L3 PDU je paket

Obecná konfigurace

Statické routování

SWITCH(config)#ip route [destination_network] [mask] [next_hop or exit_interface] [administrative_distance] [permanent]
SWITCH(config)#ip route 192.168.50.0 255.255.255.0 192.168.1.1 

Defaultní routování - Default gateway

SWITCH(config)#ip default-gateway 10.0.1.250       // definice GW, mohu použít, pouze pokud není zapnuto routování
SWITCH(config)#ip default-network 10.0.1.0         // nastaví defaultní síť, propaguje ji pomocí routovacího protokolu
SWITCH(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.1.250 // vytvořím záznam do routovací tabulky pro GW

Dynamické routování

SWITCH(config)#ip routing                      // na L3 switchi zapne routing 
SWITCH(config)#router [protokol] [keyword]     // obecně volba routovacího protokolu
SWITCH(config-router)#network [network-number] // definice sítě, která se propaguje, u classles se používá wildcard mask 

Nastavení loopback interface

Loopback se využívá pro řadu účelů, jeho hlavní výhoda je, že je stále up (nikdy nejde down). Takže tam, kde se například router ID počítá z IP adresy routeru se nastaví loopback (jinak, když by šel interface down, tak by se vše přepočítávalo).

SWITCH(config)#interface loopback 0
SWITCH(config-if)#ip address 215.10.7.1 255.255.255.255 

Informace - show příkazy

ROUTER#show ip protocols  // které sítě jsou routovány kterým protokolem a parametry (časovače, filtry, metrika, sítě.)
ROUTER#show ip route      // zobrazí routovací tabulku
ROUTER#show ip interface  // zobrazí informace o interfacech z pohledu IP

Policy Based Routing - PBR - route-map

Obdoba ACL nebo lépe class-map, prochází se číslovaný seznam pravidel. Pravidla obsahují část dvě části:

• match - na co se uplatní, můžeme použít ip address podle ACL nebo prefix-list, length min, max délka paketu, tag, route type, pokud nezadáme část match, tak se aplikuje na všechny pakety
• set - co se provede, můžeme použít nastavení precedence, tos, ip next-hop - další router kam poslat, interface - přes který interface routovat, metric - změníme metriku

ROUTER(config)#route-map map-tag [permit | deny ] <Sequence Number>

ROUTER(config)#route-map ospf-to-eigrp deny 10
ROUTER(config-map-router)#match tag 6
ROUTER(config-map-router)#match route type external type-2  // musí platit toto, i předchozí
ROUTER(config)#route-map ospf-to-eigrp permit 20
ROUTER(config-map-router)#match ip address prefix-list pfx  // IP adresu nalezne pomocí prefix-list, jinak možno ACL
ROUTER(config-map-router)#set metric 40000 1000 255 1 1500
ROUTER(config-map-router)#set ip next-hop 142.5.9.1         // na který router se odešle

Následně aplikujeme route-mapu na interface. Můžeme aplikovat pouze jednu route-map per interface, ale route-map se může skládat z více číslovaných částí.

ROUTER(config-if)#ip policy route-map ospf-to-eigrp

Agregace - sumarizace

Často nepotřebujeme znát jednotlivé routy (hlavně v případě propojení více sítí/protokolů), ale stačí znát jak se dostat do hlavní sítě. Takže můžeme skupiny podsítí dostupných přes jeden router nahradit jednou sumarizovanou sítí. Některé protokoly podporují automatickou sumarizaci přes classful hranice sítí (jako EIGRP).

Když se vytvoří sumární routa (v EIGRP nebo BGP), tak se vytvoří Null0 interface (nebo je třeba jej vytvořit), kam směruje tato sumarizovaná routa. Při vlastním routování se použije přesnější adresa (z které se prováděla sumarizace), takže musí existovat záznamy pro jednotlivé podsítě, jinak by data směrovala do Null0. V odesílaných routovacích updatech pak může figurovat pouze sumární routa.

Pokud se u EIGRP smaže poslední specifická routa, která byla použita uvnitř sumarizované, tak se smaže i summary route.

ROUTER(config)#ip route 198.10.0.0 255.255.0.0 null0        // pouze kvůli sumarizaci 
ROUTER(config-router)#redistribute static                   // jenda možnost sumarizace, ručně zadáme routy, spolu s Null0
ROUTER(config-router)#network 198.10.0.0 mask 255.255.255.0 // další možnost agregace, také dohromady s Null0
ROUTER(config-router)#no auto-summary                       // další možnost by byla autosumarizace na classful (EIGRP), ale tu je třeba často vypnout
ROUTER(config-if)#ip summary-address eigrp 100 192.1.0.0 255.255.0.0         // manuální definice sumarizace v EIGRP, 100 = číslo AS
ROUTER(config-router)#aggregate-address 200.52.0.0 255.255.0.0 summary-only  // v BGP, vloží do routovací tabulky sumární routu, pokud se nepoužije summary-only, tak se zveřejňují i ty podsítě, z kterých se sumarizace vytvořila

Route Filtering - filtrace cest v routovacích updatech

Často chceme řídit, jaké routy se mají nacházet v přijímaných (při učení od souseda se odfiltrují určité záznamy) a odesílaných (některé záznamy se ani neposílají sousedovi) updatech k sousedům. Je to z důvodu základní bezpečnosti, skrytí určitých rout od zbytku organizace, kontroly nadbytečného zatížení provozu, zabránění routovacím smyčkám.  Pro řízení máme tři základní metody:

• passive interface
• distribute list
• prefix list

Passive-interface

Nejjednodušší metoda filtrace, která ale nejde příliš do detailů. Pasivní interface neodesílá routovací updaty na daném interfacu, takže se jeho sousedé nedozví o routách. Pro RIP, RIP2 a IGRP se neodesílají updaty sousedům na daném interfacu, ale stále se přijímají a používají updaty od sousedů. Pro EIGRP a OSPF se přestanou odesílat Hello pakety, takže se zruší sousedství, tím pádem nejen že neodesílá updaty, ale také je nepřijímá.

ROUTER(config-router)#passive-interface Serial0/0 // daný interface neposílá updaty
ROUTER(config-router)#passive-interface default   // každý interface, kde není určeno jinak (no passive-interface s0/0), je passive

Distribute-list

Využívá standard IP ACL (případně i extended), pomocí kterého definujeme, které routy nechceme posílat (deny) a které chceme (permit).  Například, když chceme z updatů vyřadit síť 192.168.1.0/24, kterou máme v routovací tabulce, můžeme použít ACL.

ROUTER(config)#access-list 10 deny 192.168.1.0 0.0.0.255
ROUTER(config)#access-list 10 permit any

Distribute list aplikujeme v rámci routovacího procesu a určujeme, zda se použije na odchozí (out) nebo příchozí (in) updaty.

ROUTER(config-router)#distribute-list 10 out   // filtrace odchozích updatů, 10 je číslo ACL

Na jaké updaty se bude omezení aplikovat, můžeme ještě více specifikovat. U příchozích i odchozích můžeme specifikovat interface, kterého se aplikace týká. U odchozích updatů můžeme navíc zadat routing process nebo číslo AS. To se týká redistribuce a pak se aplikuje pouze na updaty ze zadaného routovacího procesu nebo AS

ROUTER(config-router)#distribute-list 10 in ethernet 0 // updaty, které přichází přes interface e0
ROUTER(config-router)#distribute-list 10 out igrp 5    // odchozí updaty, které jsou redistribuovány z IGRP 5
ROUTER(config-router)#distribute-list 10 out 100       // odchozí updaty, které jsou redistribuovány z AS 100

U BGP můžeme použít distribute list na souseda.

ROUTER(config-router)#neighbor 10.0.10.1 distribute-list 10 out

Pozn.: Pro routovací proces můžeme specifikovat celou řadu distribute list, ale na jeden interface a směr může být pouze jeden.

Prefix-list

Prefix list sám o sobě není filtrační metodou. Jedná se pouze o prostředek pro filtraci. Vlastní prefix-list je něco jako ACL, ale pracuje trochu jiným způsobem. Slouží k blokování určitých sítí v updatech od/k sousedům. Je možno jej použít pro BGP s nastavením souseda nebo místo ACL v distribute listu. Podobně jako ACL, je prefix list pojmenovaný číslovaný seznam pravidel, která jsou buď permit nebo deny. Defaultně začíná číslem 5 a po 5 se zvyšuje. Oproti ACL filtruje pomocí prefixů, a to buď přesné délky prefixu nebo rozsahu. Do pravidel se zadává IP adresa a bitově maska (CIDR).

Pozn.: Prefix list můžeme využít nejen při filtraci, ale také pro Policy Based Routing na výběr adresy.

ROUTER(config)#ip prefix-list test deny 0.0.0.0/0        // zakáže defaultní routu 0.0.0.0 
ROUTER(config)#ip prefix-list abc permit 192.0.0.0/8 ge 8 le 24 // bere všechny prefixy >= 8 a <= 24
ROUTER(config-router)#neighbor 170.10.20.1 prefix-list test in  // aplikace filtrování na soused 
ROUTER(config-router)#distribute-list prefix abc in             // jiná možnost aplikace je pomocí distribute listu
ROUTER#show ip prefix-list                                      // zobrazí prefix listy 

Propojení routovacích protokolů - Route Redistribution

Aby se dalo efektivně podporovat více routovacích protokolů v jedné internetwork, musí se sdílet informace mezi protokoly. Tomu se říká route redistribution. Redistribuce může být jednosměrná nebo obousměrná. Routery, které provádí redistribuci, se nazývají boundary (hraniční).

Redistribuce je, když routovací protokol zveřejňuje routy, které se naučil jiným způsobem, to jsou statické routy, přímo připojené interfacy nebo jiný routovací protokol. Různé routovací protokoly mají různé charakteristiky (jako metriku, podporu classles).

Doporučené řešení pro redistribuci mezi dvěma protokoly, kde existuje více cest (kdy si navzájem vyměňují routy), je kvůli smyčkám použit:

• jednosměrnou redistribuci (na druhou stranu default route)
• route-mapy či distribution-list, aby se zabránilo přenosu informací, které pochází z daného procesu zpět do něj
• statické routy
• ručně nastavit Administrative Distance

Když konfiguruji redistribuci, tak konfiguruji ten protokol, který chci, aby zveřejňoval routy z jiného zdroje. Používá se příkaz redistribute. Při redistribuci musíme nastavit metriku (nastavení záleží na protokolu) nebo se použije defaultní. OSPF má defaultní metriku pro ostatní protokoly 20 mimo BGP, pro které je 1. RIP, IGRP, EIGRP, IS-IS mají defaultní metriku 0 (nekonečno, unreachable, not advertise).

Při redistribuci z classful protokolu (IGRP, RIP) do classless (OSPF) se nedistribují subneted routes. Při redistribuci do OSPF je potřeba použít klíčové slovo subnets, aby se přenesly subnetované routy. Defaultně se routy redistribují do OSPF jako External Type2 (E2).

IGP protokoly (jako RIP, OSPF) redistribujeme do BGP, aby se dostaly do dalších EBGP. Ale musíme být opatrní, protože hrozí nebezpečí smyček, protože redistribuované routy nemusí pocházet z daného AS, ale mohli sem dorazit pomocí BGP.  Pro redistribuci IGP route do BGP se doporučuje použít příkaz aggregate-address.

ROUTER(config)#router rip
ROUTER(config-router)#redistribute static metric 1  // redistribuce statických route
ROUTER(config-router)#redistribute ospf 1 metric 1  // redistribuce OSPF do RIP s nastavením metriky
ROUTER(config-router)#default-metric  1   // nastavení defaultní metriky, které se použije, tam kde ji nezadám
ROUTER(config)#router ospf 1
ROUTER(config-router)#redistribute static metric 200 subnets
ROUTER(config-router)#redistribute eigrp 1 metric 20 metric-type 1 subnet
ROUTER(config)#router eigrp 1                        
ROUTER(config-router)#redistribute rip metric 10000 100 255 1 1500
ROUTER(config-router)#redistribute ospf 1 match external 1 external 2  // redistribuujeme pouze typ E1 a E2
ROUTER(config-router)#redistribute isis level-1-2 metric 100 100 200 1 1500 // redistribuujeme ISIS L1 i L2
ROUTER(config-router)#redistribute ospf 1 route-map ospf-to-eigrp      // použití route-mapy pro filtrování, co se přenáší

Pro troubleshooting se mohou použít dva příkazy.

ROUTER#show ip route    // na routeru uvnitř i na ASBR, zda zde jsou redistribuované routy
ROUTER#show ip protocol // na ASBR, ověří konfiguraci redistribuovaných route, zobrazuje i filtry