Различия между версиями 9 и 10

Динамическая адресация и связность сети

Задачи (повторение):

Глобальная идентификация (адресация)
1. Структура адреса
2. Механизм раздачи
Алгоритм доставки (маршрутизация)
1. Известный маршрут и маршрут по умолчанию внутри крупной сети
2. Связность крупных сетей (карта достижимости / стоимость)

Автоматическая раздача адресов

Повторение: На каждом интерфейсе, на котором включен IP, автоматически генерируется link-local адрес:

узел генерирует интерфейсный идентификатор: например, ::1c80:9aa4:528e:bb85
назначает себе адрес(-а) в префиксе fe80::/64 с младшими битами, взятыми из IID: например, fe80::1c80:9aa4:528e:bb85

Конкретное поведение и способ генерации IID определяет ряд стандартных алгоритмов

В Linux конкретный алгоритм можно тюнить через sysctl
Можно установить фиксированный IID (в Linux — ip token, ip-token)
или назначить LLA вручную, если очень хочется

ICMP Router Advertisement

Стандартный механизм динамической настройки конечных узлов основан на сообщениях ICMP, протокола сетевого уровня:

Router Solicitation, "запрос маршрутизатора" (type == 133 == 0x85, RS)
- Шлют конечные узлы на ff02::2 на каждом интерфейсе
Router Advertisement, "объявление о маршрутизаторе" (type == 134 == 0x86, RAdv или RA)
- Шлют роутеры: или по запросу RS в одни руки, или самовольно на ff02::1 с некоторым периодом (например, 200 секунд)
- Высылающий RA узел считается маршрутизатором подсети
- Маршрутизатор сообщает информацию о себе и о подсети
- RA позволяет передать информацию о префиксах (диапазонах адресов), DNS-сервере, доп. маршрутах…
Оба типа сообщений — часть Neighbour Discovery
Как и любые ND-сообщения (нужна ссылка на 04_AddressRoute), не подлежат маршрутизации, передаются между узлами в одной среде передачи данных

RA содержит:

8 бит флагов: Managed, Other, H, Pref, Proxy
- Если Other == 1, то клиент должен централизованно получать неадресную информацию у DHCP-сервера (не успеем)
- Если Managed == 1, то у DHCP-сервера нужно получать ещё и адреса
- Pref — 2-битный приоритет дефолтного маршрута, если он существует: high, medium, low
опции переменной длины
- позволяют передать информацию о локальной среде: префиксах (диапазонах адресов), DNS-сервере, MTU, ...
- опции одного типа, вообще говоря, могут встречаться более одного раза

Схема:

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|     Type      |     Code      |           Checksum            |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Def Hop Limit |M|O| |Prf|     |        Router Lifetime        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                         Reachable Time                        |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|                        Retransmit Timer                       |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|   Type-Length-Value Options ...
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+- . . .

значение Hop Limit по умолчанию
флаги
срок действительности маршрута по умолчанию (сек); 0 ⇒ нет default route
срок доступности соседа (мс); 0 ⇒ "не определён"
- сколько времени запись в ND-таблице пребывает в сост. REACHABLE при отсутствии трафика с соседом
промежуток времени между повторными NS-запросами (мс); 0 ⇒ "не определён"
опции в произвольном порядке.

Серверы:

BIRD
radvd
подсистема Open vSwitch: OVN

Как узлы автоматически назначают себе адреса?

Маршрутизатор включает в RA-пакет опцию Prefix Information (PIO), по ссылке в т. ч. схема битов. Там указаны:
- Сам префикс и его длина (например: 2001:db8:0:cc::/64)
- Сроки действия
- Флаги L и A
  - Совершенно никак не связаны с флагами O и M самого пакета RA и друг с другом
  - Если L==1, конечный узел добавляет on-link маршрут
    - в Linux это будет выглядеть, например, так: 2001:db8:0:cc::/64 dev eth1 proto ra pref medium
  - Если A==1, конечный узел генерирует адрес, почти как в случае link-local:
    - генерирует интерфейсный идентификатор (например: ::cbd8:5100:9d29:7342)
    - назначает себе адрес(-а) в указанном префиксе с младшими битами, взятыми из IID (например: 2001:db8:0:cc:cbd8:5100:9d29:7342)
      - в Linux: ставит адресу флаг noprefixroute, за соседство отвечает L-бит! (подробнее — ниже)
    - Для портативных узлов есть Privacy Extensions
Получив RA-пакет, конечная машина проверяет его на корректность и применяет настройки.

$/!\$ Администратор IP-сети не может явно запретить узлам назначать себе адреса и отвечать на Neighbour Solicitation. Однако, на практике он часто может заставить локальную среду не передавать RA с интерфейсов узлов, не являющихся маршрутизаторами ("RA Guard"), или же подключать узлы к среде в индивидуальном, разрешительном порядке.

On-link determination

При ручной настройке IP-адресов на интерфейсе сразу создаётся и маршрут к адресам из подсети.

При автоматической настройке IP на интерфейсе по объявлению от маршрутизатора (флаг A в RA-опции о префиксе) такая запись в таблицу маршрутов может не вноситься (в Linux включается опция-флаг noprefixroute)

Если узел генерирует себе в анонсируемом префиксе временные адреса (temporary) с некоторым периодом и сроком жизни, то достаточно не более одной такой записи про весь префикс, а не про каждый адрес

Если анонсируется префикс с флагом L = 0, то IP-подсеть (адреса внутри префикса) доступна через его маршрутизатор, а не напрямую
- ...что имеет смысл, например, в Wi-Fi, где данные идут по радио между станцией и точкой доступа (Station ⇔ AP), а не между станциями

Настройка маршрутизатора BIRD

Добавим в bird.conf, например, на машине router следующее:

protocol device {
        scan time 10;           # Scan interfaces every 10 seconds
} # нужен, чтобы BIRD собирал данные с интерфейсов: up/down, назначенные адреса
protocol radv downstream {
        interface "eth1" {
                prefix 2001:db8:1:cc::/64;
        };
        prefix 2001:db8:1:cc::/64 {
        };
}

$/!\$ Нужно не забыть настроить router-id!

router id 198.51.100.2;

BIRD без этого отказывается работать; когда будем обсуждать OSPF, будет понятно, почему.

Назначим адреc в нужном префиксе на eth1 командой ip:

% ip -6 a add 2001:db8:1:cc::2/64 dev eth1

BIRD будет анонсировать этот префикс на eth1.

После запуска bird на srv ядро Linux на машине client настроит маршрут по умолчанию и префикс (TODO):

Запустить tcpdump на client и увидеть пакет при старте BIRD и отменяющий пакет при останове.

Динамическое распространение таблиц маршрутизации

Большая сеть в едином администрировании
Непростая и/или динамическая топология
…

⇒ Сложно каждый раз руками делать ip route add

ICMP RA плохо подходит для настройки роутеров как таковых и не подходит для распространения таблиц маршрутизации ⇒ новый протокол.

OSPF версии 3

отслеживание общего статуса всей сети
расчёт кратчайшего взвешенного пути по Дейкстре
удаление петель
…

ПО: zebra, quagga, bird, frr

Настройка OSPF в BIRD

TODO: verify this configuration. Площадка:

base (маршрутизатор)

eth0 — выход в интернет не используется
eth1 — в сети intnet

bird.conf:

protocol kernel {
        learn;                  # Learn all alien routes from the kernel
        scan time 20;           # Scan kernel routing table every 20 seconds
        export all;             # Default is export none
}
protocol device {
        scan time 10;           # Scan interfaces every 10 seconds
}
protocol ospf SIMPLE {
        export all;
        area 0 {
                interface "eth1" {
                };
        };
}

router (маршрутизатор)

eth1 — в сети intnet
eth2 — в сети deepnet

bird.conf:

protocol kernel {
        scan time 20;
        export all;
}
protocol device {
        scan time 10;
}
protocol ospf SIMPLE {
        export all;
        area 0 {
                interface "eth1" {
                };
                interface "eth2" {
                };
        };
}

client

eth1 — в сети deepnet

bird.conf:

protocol kernel {
        scan time 20;
        export all;
}
protocol device {
        scan time 10;
}
protocol ospf SIMPLE {
        area 0 {
                interface "eth1" {
                };
        };
}

Настроить, запустить; посмотреть, как приезжают маршруты!

Кстати! BIRD умеет записывать результаты не в основную, а в целевую таблицу маршрутизации (параметр kernel table №; в секции protocol kernel).

Обеспечение глобальной связности

Проблема глобальной связности: табличная эскалация и дескалация, а что между?

Весь интернет в full view не запихаешь
⇒ укрупнение до «системы под единым администрированием» (внутри таких систем OSPF и ему подобные решают проблемы) — т. н. автономных систем

Выдаются IANA / региональными регистратурами / локальными
Протокол BGP со сложной семантикой
- Анонс собственной доступности
- Вычисление доступности и стоимости других AS
Вот из AS-ок можно соорудить Full View, но
- 940 000+ маршрутов
- Имеет смысл только если у вас несколько AS в доступе
  - и вы хотите пропускать транзитный трафик либо выгадывать на стоимости перенаправления трафиков
- Так делает большинство крупных операторов
Иначе — т. н. «Last resort» (он же default route)

Т. е. очередная дихотомия: задачу связности решать надо, анонсировать доступность надо, но вычислять топологию нужно только если от этого есть польза.

(ещё раз упомяну Сети для самых маленьких с замечанием, что по этой теме они точно не про Linux)

Д/З

Новое в образе: обновление системы и bird.

Задание 5

Суть: объединить policy routing и OSPF в следующей топологии
- Верхний сервер srv: «выход в интернет» + доступность машины client
- Нижний сервер web: «выход в интернет» + доступность машины client
- Маршрутизатор router:
  - TCP-соединения на 80-й и 443-й порты идут через web; весь остальной трафик (например, ping или traceroute) — через srv
- Клиент client — «просто работает»
- Дополнительное условие: никаких заранее заданных статических маршрутов (в т. ч. по умолчанию) в основной таблице маршрутизации, используйте OSPF (в srv и web они приедут по DHCP)
  - Единственная загвоздка: как не принимать от web маршрут по умолчанию в основную таблицу маршрутизации на router
  - Допустимо использовать статические маршруты в целевых таблицах маршрутизации (в идеале они тоже должны заполняться OSPF, но я сам пока не пробовал)
ВНИМАНИЕ! Предварительная настройка в отчёт не входит! Отчёт делается по уже работоспособной сети.
Отчёт (конфигурацию bird надо показывать, даже если вы его на данном хосте не использовали):
1. report 5 srv и report 5 web (они, по идее, идентичны?):
  - ip addr
  - ip route
  - grep "^[^#]" /etc/bird.conf
  - birdc show route
  - ping -c3 <client>
    - <client> — это IP-адрес клиента
  - tcpdump -i eth0 -c 2 tcp
2. report 5 router
  - ip addr
  - ip route
  - ip rule
  - ip route list table <номер>
    - <номер> — это номер целевой таблицы маршрутизации для web
    - Если в вашем решении используется несколько целевых таблиц, команда выполняется для каждой
  - grep "^[^#]" /etc/bird.conf
  - birdc show route
3. client
  - ip addr
  - ip route
  - grep "^[^#]" /etc/bird.conf
  - birdc show route
  - dig +tcp @1.1.1.1 ya.ru
  - echo -e "GET / HTTP/1.1\nHOST: ya.ru\n" | netcat 77.88.55.242 80
Четыре отчёта с названиями report.05.router, report.05.srv, report.05.web, report.05.client переслать одним письмом в качестве приложений на uneexlectures@cs.msu.ru
- В теме письма должно встречаться слово LinuxNetwork2023

LecturesCMC/LinuxNetwork2023/Six/05_RAdvOSPF (последним исправлял пользователь ArsenyMaslennikov 2023-12-04 02:06:16)

-  ⇤ ← Версия 9 от 2023-07-01 19:39:28 → 
  Размер: 20560
  Редактор: ArsenyMaslennikov
  Комментарий: bird2 has hit the rolling repo
+   ← Версия 10 от 2023-12-04 02:06:16 → ⇥
  Размер: 20624
  Редактор: ArsenyMaslennikov
  Комментарий:
-Удаления помечены так.
+Добавления помечены так.
 Строка 71:
+ * подсистема Open vSwitch: [[https://ovn.org/|OVN]]

Изменения в «LecturesCMC/LinuxNetwork2023/Six/05_RAdvOSPF»

Динамическая адресация и связность сети

Автоматическая раздача адресов

ICMP Router Advertisement

On-link determination

Настройка маршрутизатора BIRD

Динамическое распространение таблиц маршрутизации

Настройка OSPF в BIRD

Обеспечение глобальной связности

Д/З

Задание 5