1. Determinarea drumului
Determinarea drumului de la sursă la destinaţie este “datoria” nivelului 3.
Ruterele evaluează diferite drumuri şi alege dintre acestea cel mai bun către destinaţie pentru transmiterea datelor.
Informaţiile de rutare pot fi configurate de către administrator (rute statice) sau determinate dinamic de către protocoalele de rutare.

2. Comunicaţii End-to-End
Adresele de reţea reprezintă diverse drumuri între rutere.
Prin învăţarea drumurilor consistente între capete, ruterele pot reduce mesajele broadcast şi spori eficienţa.

3. Adresarea reţelelor şi a calculatoarelor gazdă
Adresele de reţea permit ca datele să fie direcţionate de la o reţea la altă reţea.
Adresele host sunt atribuite local şi permit distribuirea datelor către calculatoarele gazdă.

4. Funcţiunile unui ruter
Ruterele au rolul de a determina ruta şi de a face comutarea pachetelor.
Determinarea rutei implică examinarea porţiunii de reţea a adresei pentru a determina pe ce interfaţă de ieşire va trimite datele în exterior.
Comutarea pachetelor reprezintă acţiunea de intrarea unui pachet pe o anumită interfaţă şi direcţionarea lui pe o altă interfaţă (de ieşire).

5. Protocoale rutate vs. Protocoale de rutare

6. Protocoale rutate IP IPX Apple Talk
Un protocol rutat este orice protocol de reţea ce oferă suficiente informaţii în adresa de reţea (L3) pentru a permite pachetului să fie direcţionat de la un host la altul pe baza unei scheme de adresare.
Exemple de protocoale rutate: IP
IPX
Apple Talk

7. Protocoale de rutare
Protocoalele de rutare oferă suport pentru un protocol rutat prin oferirea unor mecanisme de partajare a informaţiilor legate de rutare. Mesajele protocoalelor de rutare se schimbă între rutere. Un protocol de rutare permite ruterelor să comunice între ele pentru a actualiza şi a administra tabelele de rutare.
Exemple de protocoale de rutare din TCP/IP sunt:
RIP (Routing Information Protocol)
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)

8. Rutare multi-protocol

9. Rutare multi-protocol
Ruterele sunt capabile să ofere suport pentru mai multe protocoale de rutare diferite şi să administreze tabele de rutare pentru diverse protocoale rutate. Această capacitate permite unui ruter să transmită pachete provenite de la diverse protocoale rutate de-a lungul aceleiaşi legături fizice.

10. Rutare statică vs. dinamică
Rutarea dinamică acţionează diferit faţă de cea statică.
Adiministratorul de reţea utilizează comenzi de configurare pentru a porni rutarea dinamică.
Procesul de rutare actualizezază automat informaţiile pe care le posedă ruterul ori de câte ori apar noi informaţii din inter-reţea.
Modificările făcute în tabelele de rutare dinamice sunt schimbate între rutere în cadrul procesului de actualizare.

11. Rutare statică vs. dinamică
Informaţiile legate de rutele statice sunt administrate manual de către administratorul de reţea care introduce aceste informaţii în configuraţia ruterului.
Administratorul trebuie să actualizeze manual rutele statice ori de câte ori topologia inter-reţelei se modifică.

12. Rutarea statică
Rutarea statică permite selectarea informaţiilor pe care le oferim legate de reţea (reţea securizată). Rutarea dinamică oferă toate informaţiile legate de reţea.
Atunci când o reţea este accesibilă printr-o singură rută, rutarea statică elimină traficul nedorit ce poate bloca reţeaua.

13. Rute implicite
Rutele implicite sunt utilizate de către un ruter pentru a fi folosite în cazul destinaţiilor necunoscute. Aceste rute sunt determinate în mod static.

14. Avantajele rutării dinamice
Dacă ruta dintre A şi D ar fi fost statică, nu s-ar fi produs nici un flux de date.
Rutarea dinamică permite lui A să descopere defecţiunea rutei şi să facă reconfigurarea către B.
Atunci când ruta A-D este ok, A va reconfigura ruta, aducând-o la starea iniţială.

15. Rutarea dinamică
Succesul rutării dinamice depinde de două funcţii de bază ale unui ruter:
Administrarea tabelei de rutare
Distribuirea, la diferite intervale de timp, a tabelei de rutare (sub formă de actualizare a rutării) către ruterele adiacente

16. Rutarea dinamică
Rutarea dinamică se bazează pe un protocol de rutare pentru a putea partaja informaţiile cu alte rutere.
Un protocol de rutare defineşte un set de reguli utilizate de către un ruter atunci când comunică cu ruterele adiacente.

17. Rutarea dinamică De exemplu, un protocol de rutare poate descrie:
Modul de trimitere a actualizărilor
Informaţiile ce sunt conţinute în aceste actualizări
Momentul în care sunt trimise informaţiile
Modul de localizare a destinatarilor

18. Modul de alegere a rutelor dinamice
Protocoalele de rutare utilizează algoritmi pentru a alege cea mai bună rută către destinaţie.
Tabelele de rutare sunt actualizate pentru a se putea alege cea mai bună rută către destinaţie.
Algoritmul generează un număr denumit metrică pentru a determina cea mai bună rută.
Cu cât metrica este mai mică, cu atât ruta este mai bună.

19. Metrici de rutare
Metricile pot fi determinate de o singură caracteristică sau pot fi determinate prin combinarea unor caracteristici diverse.

20. Metrici de rutare Metrici utilizate în mod obişnuit: Lăţimea de bandă
Întârzierile
Încărcarea reţelei
Fiabilitatea
Numărul de hop-uri
Costul

21. Clase de protocoale de rutare
Toate protocoalele de rutare sunt clasificate astfel:
Bazate pe “Distance Vector”
Bazate pe “Link-State”
Hibride

22. Protocoale de rutare bazate pe vectorul distanţă
Abordarea bazată pe vectorul distanţă determină direcţia (vectorul) şi distanţa către orice legătură în inter-reţea.

23. Protocoale de rutare bazate starea legăturii
Abordarea “link state” reface topologia precisă a întregii inter-reţele (sau cel puţin a porţiunii de reţea în care ruterul este situat). Acest tip de abordare mai poartă numele şi de SPF(“shortest path first”).

24. Protocoale de rutare hibride
Abordarea hibridă combină aspecte legate de starea legăturii cu cele legate de algoritmii vectorilor distanţă.

25. Convergenţă
Ori de câte ori se modifică topologia de reţea din cauza creşterii, reconfigurării sau căderilor, baza de cunoaştere a reţelei trebuie, de asemenea, să se modifice.
Baza de cunoaştere trebuie să reflecte o vedere clară şi consistentă a noii topologii. Această abordare se numeşte convergenţă.

26. Convergenţă
Atunci când toate ruterele dintr-o inter-reţea operează pe baza aceleiaşi baze de cunoaştere, se spune că inter-reţeaua este convergentă.
Cu cât convergenţa este mai rapidă, cu atât este mai bine pentru reţea; se reduce astfel perioada de timp în care ruterele ar putea lua decizii greşite privind procesul de rutare.

27. Rutarea bazată pe vectorul distanţă
Algoritmii de rutare bazaţi pe vectorul distanţă transmit periodic copii ale tabelelor de rutare de la ruter la ruter.
Aceste actualizări periodice între rutere asigură transmiterea modificărilor de topologie.

28. Rutarea bazată pe vectorul distanţă
Fiecare ruter recepţionează o tabelă de rutare din partea vecinului conectat direct.
Fiecare ruter calculează “vectorul distanţă” (numărul de hopuri, etc.) pentru fiecare locaţie.
Acest lucru continuă până când toate ruterele partajează aceeaşi bază de cunoaştere (aceleaşi informaţii). Acest lucru poartă numele de convergenţă.

29. Rutarea bazată pe vectorul distanţă
Ruterele direct conectate au un vector distanţă în valoare de 0.
A->B=0, A->D=0
Ruterul B raportează ruterului A existenţa unei rute către ruterul C.
A->C=1
Ruterul C raportează ruterului B existenţa unei rute către ruterul D.
B->D=1
Ruterul B raportează ruterului A de existenţa unei rute către ruterul D.
A->D=2

30. Rutarea bazată pe vectorul distanţă

31. Rutarea bazată pe vectorul distanţă -Modificări de topologie
Fiecare ruter va trimite periodic propria tabelă de rutere către ruterele adiacente (vecine).
În momentul în care apar modificări de topologie, ruterele afectate actualizează propriile tabele de rutare şi apoi direcţionează modificările către ruterele direct conectate.

32. Cicluri infinite de rutare
Ciclurile infinite de rutare pot apărea în cazul unei slabe convergenţe pe care o poate induce apariţia unei noi configuraţii ce produce informaţii inconsistente în tabelele de rutare

33. Cicluri infinite de rutare
Înainte de căderea reţelei 1, toate ruterele posedă informaţii corecte de rutare. Reţeaua este convergentă. Presupunem în continuare că ruta preferată a ruterului C către reţeaua 1 se face prin ruterul B iar vectorul distanţă de la ruterul C la reţeaua 1 este 3.

34. Cicluri infinite de rutare
Atunci când reţeaua 1 cade, ruterul E trimite o actualizare către ruterul A.
În acest moment, ruterul A blochează rutarea pachetelor către reţeaua 1. Totuşi, ruterele B, C şi D pot continua să facă acest lucru deoarece ele nu au fost încă informate despre căderea reţelei.
Atunci când ruterul A trimite actualizarea, ruterele B şi D blochează rutarea către reţeaua 1.
Cu toate acestea, ruterul C nu a recepţionat actualizarea. Pentru ruterul C, reţeaua 1 este încă disponibilă prin intermediul ruterului B.

35. Cicluri infinite de rutare
Ruterul C trimite o actualizare periodică către ruterul D, indicând o rută către reţeaua 1 prin intermediul ruterului B.
Ruterul D îşi modifică tabela de rutare pentru a reflecta această informaţie incorectă transmiţând-o mai departe către ruterul A.
Ruterul A trimite informaţia către ruterele B şi E ş.a.m.d. Orice pachet destinat reţelei 1 va produce un ciclu infinit de la ruterul C către B către A către D şi înapoi către C.

36. Cicluri infinite de rutare
Dacă nu se iau alte măsuri, acest proces va continua până în momentul în care un anumit proces va opri această acţiune.
Acest fenomen se numeşte “count to infinity”.

37. Soluţii pentru ciclurile infinite – Definirea unui maxim
O soluţie pentru ciclurile infinite este aceea de a seta o valoare maximă pentru o metrică (de exemplu numărul de hopuri <16)
Dacă vectorul distanţă depăşeşte acest număr maxim, ruta este înlăturată.

38. Soluţii pentru ciclurile infinite – “Split horizon”
“Split horizon” specifică faptul că nu este recomandat să se trimită informaţii despre o rută de la care a provenit înainte o actualizare.
Atunci când ruterul A iniţiază o actualizare în momentul căderii reţelei 1, nici un alt ruter nu poate transmite ruterului A că are o ruta validă către reţeaua 1.

39. Soluţii pentru ciclurile infinite – “Hold down timers”
Atunci când apare o nouă actualizare datorită căderii unei rute, ruterul porneşte un hold-down timer pentru acea rută.
Rutele actualizate cu metrici mai bune sunt permise iar rutele cu o valoare mai mare a metricii sunt ignorate în timpul acestui “hold-down time”.

40. Algoritmi “Distance Vector”
Exemplu de ciclu infinit – “count to infinity”
Ciclurile infinite sunt rezolvate prin setarea unei valori maxime a metricii iar cele “split horizon” folosesc “hold-down timers”
RIP & IGRP sunt exemple de protocoale de rutare “distance vector”
Bazaţi pe algoritmi
Se atribuie numere “distance vector” fiecărei rute
Periodic se actualizează întreaga tabelă de rutare
Ruterele actualizeză doar vecinii direct conectaţi
Ciclurile infinite de rutare sunt cauzate de slaba convergenţă