Islamic University of Gaza Faculty of Engineering

Department of Computer Engineering ECOM 4021: Networks Discussion

Chapter 4

Advanced InterNetworking

Eng. Haneen El-Masry

May, 2014

Networks Discussion Eng.Haneen

2

4.1 The Global Internet

يعني انه ينقلها من شبكة للباكيتات اللي بتوصله forwardingالوظيفة األساسية للراوتر هيا انه يعمل

واللي هيا بيتم Routing Tablesوالراوتر بيعتمد في هاي الوظيفة على destinationبناء عال ألخرى

... Distance Vector, Link stateمثل Routing Protocolsتكوينها باستخدام ال

االنترنت "الشبكة العالمية" تتكون من عدد كبيييير من الشبكات فبالتالي من الصعب جدااا انه اطبق عليها

السابقة فالحل كان انه نقسم االنترنت الى Routing Protocolsكلها واحد من ال

Autonomous Systems (ASs)

AS ة عن مجموعة من الشبكات المتصله بعدد من الراوترات لها نفس هو عبارAdministrator .

Routing Protocolsلل level 2وبهيك بيسير في عنا

1- Intra domain routing protocols: وهووه اللي بيتم تطبيقه داخل الAS الواحد

2- Inter domain routing protocol: بيتم تطبيقه بين الASs

1- Intra Domain Routing Protocol

Link state او Distance Vector متل ال

Link State

هي عبارة عدد من الراوترات Areaبحيث انه كل Routing Areasالى عدد من ASبيقسم ال

Link state informationالمبرمجه انه تتبادل فيما بينها ال

Backbone Area (Area 0) هي الArea اللي كل الراوترات اللي فيها هما راوترات فيarea

area border routersأخرى عاألقل .. وبنسمي هاي الراوترات

بشكل areaعلى كل Dijikstraيعني ال Link state protocolهأل اللي بيسير انه بنطبق ال

تبعته وما بعرف areaبال منفصل والناتج انه كل راوتر صار يعرف كيف يوصل للشبكات الموجوده

التانية areasشي عن ال

والحل ؟!!

داخل ال Link stateتطبيق يلخص المعلومات اللي وصللها من area border routerانه كل

non back bone areas ب اللي هووه متصل فيها وبيتبادلهاLink state مع الراوترات اللي في

area 0

Networks Discussion Eng.Haneen

3

ها بينشربيلخص المعلومات اللي وصل لها من الخطوة السابقة و area border routerوبعد كده كل

اللي هووه متصل فيها . non backbone areasداخل

معينة و non back bone areaلها في sourceومعنى هدا الحكي انه لو كان في عندي باكيت ال

dest فيnon backbone area اكيت بالبداية تنتقل من شبكتها لعند الراوتر اللي تانيه فالاازم هالب

واللي area0وبعد هيك تنتقل من هدا الراوتر لراوترتاني ب area0تبعتها ب areaبيوصل

dest. areaومن ثم تنتقل لل deatination areaبيوصلنا لل

طبقوا الكالم اللي فووق عالرسمة هاي ليوضح أكتر ..

Link stateهنا الراوترات اللي بداخلها رح تستقبل area 2في حالة متل حالة مالاااحظة ::

Advertisements 2 من area border routers واللي هماR1,R2 فالراوترات بتقرر تستخدم

داخل destالي R1مثال رح تعتمد .destلكل least costبناء على next hopواحد منهم ك أي

arae1 .

2- Inter Domain Routing Protocol

Border Gateway Protocol (BGP)

وهووه AS BGP Speaker>فيه لكل كمانو border routerبآخر بنسميه ASصل والراوتر اللي بي

هيا ال BGP Speakersوغااالبا بتكون ال ASمن والى routing informationالراوتر اللي بينقل ال

Border routers

Networks Discussion Eng.Haneen

4

:::Routing tablesخطوات تكوين ال

ASداخل كل intra domain routing protocolتطبيق -1

:وهوه انه BGPتطبيق -2

- BGP Speakers بترسلها لل بتلخص المعلومات اللي وصلت لها من الخطوة السابقة وBGP

Speakers المتصله فيها على شكلPath vector

>> pathبيقرر اذا كان هدا ال آخر speakerمن pathبيوصله BGP Speakerكل -

valid or no يعني باالول بيشوف اذا هووه نفسه موجود بالpath او ال .. النه اذا كان موجود

path << discardفبالتالي بيعمل لهدا ال Loopفيه يبقى حيكون فيه عنا

كان في عنده فبيسجله عنده واذا dest غيره لنفس ال pathما في عنده و validاما اذا كان -

path غيره لنفس الdest بيختار االفضل بناء علىconfiguration معينة وبيسجل االفضل

المتصله فيه وهكذاا . speakersوبيرسله لل pathبيضيف نفسه على -

AS 4, AS 5, AS 6, AS 7 هما عبارة عنstub ASs يعني ما بينقلواtransit traffic ::

- AS2 بيرسل لAS1 <128.96,AS2> , <192.4.153,AS2> ,<192.4.32,AS2>,

<192.4.3,AS2>

- AS3 بيرسل لAS1 <192.12.69,AS3>, <192.4.54,AS3>,<192.4.23,AS3>

ومين ال وبهالحاله كلهم تمام validبيشوف مين من األشياء السابقة اللي وصلته AS1هأل -

فبيسجلهم عنده ..

وارسلهم للي متصل فيهم . pathsتانيه كان ضاف حاله عال ASولو كان متصل ب -

Networks Discussion Eng.Haneen

5

تبعوا عليها ^_^ Loop وهاي بحاله وجود

Intraمن خالل ASالواحد بتعرف كيف توصل الي شبكة داخل هدا ال ASهأل الراوترات الي داخل ال

Domain Routing Protocol

BGPكنتيجه ل ASمعين بتعرف كيف توصل الي شبكة خارج ال ASل Speakersوال

ASالي رح يوصلها الي شبكة خارج ال next hopلكن الرواترات الداخلية كيف رح تعرف مين ال

والحل هووو ::: تبعها ؟!!!

3- Interior Border Gateway Protocol (iBGP)

واللي بتقدر توصل ASبالشبكات اللي خارج ASاللي داخل ال بتخبر الرواترات Speakerوهووه انه ال

.ASللراوترات اللي داخل ال BGPاللي وصلت لها من تنشر المعلومات لها يعني ب

Networks Discussion Eng.Haneen

6

رح تبحث عن Bفبالتالي <A> , <128.69/16,A ,128.5.5/24>انه B, Dبترسل ل Aهأل -

, <A ,128.5.5/24>فبتسجل عندها Aتبعها وبتالقي انه IGP tableفي A ل pathأقرب

<128.69/16,A>

- E بترسل لC 18.0/16>انه,E> وC رح ترسلها لB وبالتاليB رح تبحث فيIGP table

<C,18.0/16>فبتسجل عندها Cوبتالقي انه Eبيوصلها ل pathتبعها ع اقصر

- D رح ترسل لC,A 128.34/16>انه,D> ح يرسلوها ل وهما رB وبالتاليB رح تالقي انه

<C,128.34/16>فرح تسجل انه Cمن خالل Dبتقدر توصل ل

Networks Discussion Eng.Haneen

7

4.2 Multicast

multicast انه يكون في أكتر من جهاز بيشكلوا جروب مع بعض فبنعطي هاي الجروبmulticast

address بحيث لو فيsource على مرة وحده الباكيت بده يرسل لكل اعضاء الجروب يرسل

multicast address والراوتر هووه اللي بيتولى مسؤولية توصيل الباكيت لكل أعضاء الجروب ونسخها

..اذا لزم االمر interfaceوارسالها على أكتر من

unicastفاذا كان multicastاو unicastاذا كان dest. IPالراوتر أول ما تصله باكيت بيفحص ال

واحد فقط next hopواللي اكيد رح يكون unicast routing tableفي ال next hopبيشوف ال

“Path” بينما اذا كان ،،multicast فبيروح علىmulticast routing table وبيشوف الnext

hop والي ممكن انه يكون اكتر من واحد يعني“Tree” فبيعمل كوبي لكلnext hop باكيت وبيرسل ال

عليه....

multicast communicationهأل فيه نوعين من ال

1- One to many :: وهنا انه كل اعضاء الجروب بتستلم باكيتات منsource بتحدده واحد فقط

للجروب joinلما تعمل

2- Many to many :: أيوهنا أعضاء الجروب بتستلم باكيتات من source

Groups join/Leave Protocols::

1- IPv4: IGMP

2- IPv6: MLD (Multicast Listener Discovery)

Multicast Routing Protocols:

Multicast Routing Tableاو تكوين Multicast Treeتكوين من خاللها بيتم

1- DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)

واللي بيسير كالتالي : ”flood and prune“بطريقة ال وهدا بيشتغل

وهال ”parent router“رح يرسلها لراوتر multicast address ل ت باكييرسل sourceلما

لهاي الجروب واذا ما فيه بيعمل multicast table << entriesالراوتر بيشوف اذا فيه عنده في ال

broadcasting المتصل فيها وكل راوتر بتوصله الباكيت بيتطلع عال للراوتراتmulticast table واذا

الموجوده في ال interfaces للباكيت عال forwardمتعلقة بهاي الجروب بيعمل entriesكان في

table واذا ما فيه بيعمللهاbroadcasting للراوترات المتصله فيه وهكذا لحتى نصل ل Leaf

Networks نفس الشي هاي الراوترات يعني راوترات مش متصله اال بالراوتر اللي اجت منه الباكيت و

Networks Discussion Eng.Haneen

8

اللي sourceلل prune msgبترسل entriesتبعها واذا ما الاااقت multicast tableبتبحث في ال

pruneوبالتالي كل راوتر رح تمر فيه ال ”No Group member here“محتواها الباكيت أرسل

msg في طريقها للsource رح يستثني االنترفيس اللي اجت منه هاي المسج ورح يعرف انه ما فيه

مرة تانية باكيت رايحه اعضاء في الجروب ممكن يوصل لها من خالل هدا االنترفيس وبالتالي لما يستقبل

لهاي الجروب ما رح يرسلها عبر هدا االنترفيس.

2- Protocol Independent Multicast (PIM)

a- PIM/DM (DenseMode) وهدا بيشتغل بطريقةflood and prune السابقة

b- PIM/ SM (Sparse Mode)

- Many to Many

وهووه معروف لكل الراوترات Rendezvous Point (RP)رح يكون فيه لكل جروب راوتر يسمى

ASالتانية الموجودة بداخل ال

::(G)فيه أعضاء لجروب معينه R4,R5هال بالرسمة هاي لو فرضنا انه في الشبكات المتصلة ب

:: R4نبدأ ب

R4على Group Addressبتحتوي على join msg يرسل group memberال -

- R4 بيرسل الjoin msg علىRP لهاي الجروب و كل راوتر بتمر فيه الjoin msg بطريقها ل

RP مثال هناR2 بيسجل عندهentry بالشكل هدا <*,G> <int X> أيمعناها انه لو استلمت و

وهووه عباره عن intXعلى forwardرح اعمللها Gرايحه لجروب source أيباكيت من

نفس الشي RPلعند join msgوهكذا لحتى تصل ال join msgاالنترفيس اللي استلم منه ال

بالشكل السابق entryبتسجل عندها

نفس الكالااام السابق :: R5هأل

Networks Discussion Eng.Haneen

9

بتمثل ال RPورح تكون Shared Treeللجروب رح تتكون عنا RPالى join msgsونتيجة ارسال

Root لهاي الtree ..... وهيا النقطة اللي بقدر من خاللها أوصل لكل أعضاء الجروب

شو اللي بيسير ؟؟ Gبده يرسل باكيت ل R1متصل ب Source (S)هأل لو فرضنا انه فيه

R1الباكيت ل رح تصل -

- R1 رح يبحث في الmulticast table علىentries خاصة ب G ما رح يالقي

للباكيت بحيث انه encapsulationوهيا انه رح يعمل RPللباكيت ل tunnelingرح يعمل -

dest. Address في الheader الجديد هووهRP لG ويرسلها

RPتصل الباكيت ل رح -

- RP رح تعمللها De-Encapsulation ورح تعملforward للباكيت الناتجة علىinterfaces

للجروب وبهيك رح تصل الباكيت لكل أعضاء الجروب. tableالمسجله عندها بال

Sل Source Specific join msgرح ترسل RPوكمااان -

entryعنده رح يسجل Sبطريقها ل source specific join msgكل راوتر رح تمر فيه ال -

رح اعمللها Gرايحه ل Sوهاي معناها انه اذا استلمت باكيت من <S,G> <intX>بالشكل هدا

forward علىintX وهوه االنترفيس اللي استلم منه الSource specific join msg

عطول بنسير نعمل tunnelingما بنحتاج انه نعمل Gلل Sوبهيك مرة تانيه اذا بعت هدا ال -

forward للباكيت...

R1وانتهاء ب RPابتدااء من source specific join msgالراوترات اللي بتمر فيها ال في النهاية و

Source Specific Tree تمثل

Networks Discussion Eng.Haneen

10

وهاي الرسمة بتوضح الكالم اللي فوق ^_^

pathفيه امكانية انه يصل ألعضاء الجروب ب Hostهأل لو الحظنا مثال في الرسمة اللي فوق انه ال

عال تحسينبفممكن انه نحل هاي القصة forwardتعمل RPوبعدين ال RPاقصر من انه يروح عال

protocol : وهووه كالتالي

R4على الراوتر مثال هنا Group Addressبتحتوي على join msgأعضاء الجروب بترسل -

بنفس اآلليه اللي فوق shared treeتكوين ال م بيت -

- R4 بيرسلsource specific join msg للhost

<S,G> <intX>بهدا الشكل entryبيسجل عنده Host(S)أي راوتر بتمر فيه المسج بطريقها لل -

وهووه اللي استلم منه المسج intXعلى forwardرح اعمللها Gعلى Sانه لو اجتني مسج من

R1 وانتهااء ب R4ابتداء من source specific join msgكل الراوترات اللي مرت فيها ال بهيك و

Source specific Treeتمثل

shared treeيعني بنكون باالول ال shared treeخطوة تكوين ال هدا االتحسين ما بيلغيفبالتااااالي

معين . sourceل source specific treeبنكون اذا بدنا بعد هيك

للراوتر ما بيعرف عنه join msgعضو الجروب اللي ارسل ، هناصار:::: التحسين اللي مالااااااحظة

source specific join msgوبس ... والراوتر هووه اللي ارسل ال join msgشي يعني هووه ارسل

Networks Discussion Eng.Haneen

11

^_^الرسمه بتوضح التحسين اللي بنحكي عنه وهاي

Interdomain Multicast (MSDP)

واحد طيب كيف لو كانت أعضاء الجروب ASداخل many to manyخاص ب الكالم السابق كان

مختلفة :::: ASsموزعه بين

Networks Discussion Eng.Haneen

12

- PIM/SSM (Source Specific Multicast)

بس هنا ال many to manyفكرته نفس فكرة التحسين اللي بيسير عال one to manyهدا خاص ب

group member بيكون عنده علم بالموضوع وهووه اللي بيحدد الhost اللي اعضاء الجروب رح

تستلم منه ... فاالي بيسير كالتالي :

:: Gمتصل بشبكة عليها عضو في جروب معينه R4لو فرضنا انه

- Group member بيرسل join msg بتحتوي على (G) Group Address باالضافة ل

Source Address (S) واالتنين مع بعض بنسميهمChannel النه في الone to many

R4الى اللي رح يستقبلوا منه sourceأعضاء الجروب بيحددوا ال

- R4 رح يرسلsource specific join msg للsource(S)

انه لو <S,G> <intX>بهدا الشكل entryبيسجل عنده (S)أي راوتر بتمر فيه المسج بطريقها لل -

وهووه اللي استلم منه المسج intXعلى forwardرح اعمللها Gعلى Sاجتني مسج من

R1 وانتهااء ب R4ابتداء من source specific join msgكل الراوترات اللي مرت فيها ال بهيك و

Source specific Treeتمثل

shared treeوال بنحتاج انه نعمل RPهنا ما بنحتاج -1 مالاااااحظة::

ASsاو بين ال ASداخل ال بيشتغل بنفس اآلليه -2

4.4 Routing to Mobile Hosts (Mobile IP) Mobile host: هو الhost خالل الفترة المتنقل بين أكتر من شبكة يعني ممكن يشبك ع أكتر من شبكة

الزمنية مثل الالبتوب والموبايل .

الجديدة . عالشبكة host << Dynamic IPبيتم اعطاء ال DHCPمن خالل

End pointsلل IP addressesانه ما يسير تغيير على TCP Connectionهأل شرط الستمرار ال

اللي بينهم االتصال

وبعد هيك فلو فرضنا انه فيه موبايل شابك ع شبكة معينة وعمل كونكشن مع سيرفر وبدأ بتحميل ملف

وتحميل الملف TCP Connectionجديد وبالتالي رح يتوقف IPرح يتم اعطاؤه انتقل ع شبكة تانية

من شبكة ألخرى. host عند انتقال ال TCP Connectionsمش كفاية لحتى تستمر ال DHCPاذن ال

Mobile IPوالحل ؟ !! هو

Networks Discussion Eng.Haneen

13

ميها شبكة أساسية وهيا الشبكة اللي شابك عليها الجهاز معظم الوقت وبنس mobile hostكل فيه لهأل

Home Network ورح يكون له عليهاIP Address وهدا الAddress بنسميهHome Address

(Permanent Address) وهووه الaddress اللي رح تستخدمه األجهزة لما بدها ترسل داتا لل

mobile host كdest. IP address وكمان رح يستخدمه الmobile host ألجهزة لما بده يرسل داتا

بباقي الشبكات بنسميه Home Networkال والراوتر اللي بيشبك .. source IP Addressأخرى ك

Home Agent

للشبكات المتصل فيها Agent Advertisementsبيقوم كل فترة والتانيه بارسال Home Agentال

فبالتالي رح mobile hostرح تصل لل Advertisementsلحتى يأكد وجوده لها .. وأكيد هاي ال

Home Agentلل IP Addressيسجل عنده ال

من الشبكة األساسية وبدأ مثال بتحميل ملف وانتقل TCP Connectionعمل mobile hostنفرض انه ال

لشبكة تانية ...

مناسب IP Addressاعطاؤه DHCPرح يتم من خالل Foreign networkلما ينتقل الجهاز لشبكة تانيه

foreignوالراوتر اللي بيشبك ال Address << Foreign Addressوبنسمي هدا ال للشبكة الجديده

network الشبكات اسمه بباقيForeign Agent والIP تبعه بنسميهcare of address

للشبكات Agent Advertisementsبيقوم كل فترة والتانيه بارسال Foreign agentهأل نفس الشي ال

mobile hostرح تصل لل Advertisementsالمتصل فيها لحتى يأكد وجوده لها .. وأكيد هاي ال

Foreign Agentلل IP Addressفبالتالي رح يسجل عنده ال

محتواها ال Foreign Agentلل register msgبيقوم بارسال mobile hostال

<Home IP, Home MAC Address, Home Agent IP> ال فForeign agent هاي بيسجل عنده

اللي استلم منه المسج forien IPالبيانات مقابل ال

وبيعطيه ال Home Agentبالتواصل مع ال Foreign agentوبيقوم ال

Networks Discussion Eng.Haneen

14

Foreign Agent IP> <Home IP, وكانه بيحكيله انه ال الجهاز اللي اله الHome IP صار موصول

ع شبكتي

واللي بنسميه ما يتغير بالنسبة للجهاز اللي بيرسله البيانات Mobile hostلل IPالمفروض انه ال هأل

يعني رح يضل الجهاز يرسل الداتا TCP Connectionلحتى يستمر ال corresponding hostاحيانا

بيقدر يستلم الباكيتات المرسله ع شبكة جديده ما mobile hostما انتقل ال ولكن فعليا بعد Home IPعلى

فالحل مباشرة home IPعلى ال

وهدا رح يسير من Home IPهووه اللي يستلم كل الباكيتات المرسله على ال home agentانه ال

وفيها بيخبر gratuitous ARP messageرح يرسل Home Agentوهيا انه ال Proxy ARPخالل

Home IPلل MAC Addressة المتصلة على نفس الشبكة اللي هووه متصل عليها انه ال كل األجهز

توصل Home IPلحتى بالنهاية كل الداتا المرسله على ال Home Agentلل MAC Addressهووه ال

.Home Agentلل Home IPوبالفعل بستمر وصول الباكيتات المرسله على ال Home Agentلعند ال

؟؟ mobile hostرح يوصل الباكيتات لل Home Agentوهال كيف ال

بيعمللها home ipالها هووه ال dest. IP Addressكل ما يستلم باكيت ال home agentال

tunneling للForeign Agent يعني بيعمللهاencapsulation بحيث انه الdest. IP في ال

header هووه ال الجديدForeign agent ip وبيرسلها عبر الشبكة

في dest. IPوبيقرأ ال DeEncapsualtionبيعمللها Foreign agentلما تصل الباكيت لعند ال

وبالتالي Home IPال لهدا MAC Addressوهووه مخزن عنده ال Home IPالباكيت الناتجة وبالقيه ال

... MAC Address لل تالباكيبيرسل

بيرسلها من foreign networkبده يرسل داتا وهووه مشبوك عال mobile hostلو ال وطبعااااا

. Home IPفي الباكيت المرسلة هووه source IP Addressيعني بيخلي ال home IPخالل ال

Triangle Routing Problem

Homeالزم تروح باألول لل mobile hostالمشكله بالكالم السابق انه كل باكيت بدنا نرسلها لل هأل

Agent بعد هيك للForeign Agent ومن ثم لل mobile host

فانه موجودين ع نفس الشبكة mobile hostالمشكلة لو كان الجهاز المرسل وال هاي يظهرب شياكتر و

home agentالازم باالول نروح عال

؟!!!فالحل

Networks Discussion Eng.Haneen

15

لل tunnelingيعمللها home ipمرسله لل home agentانه مع اول باكيت بتوصل لل هووه

foreign agent لل تالباكيد ما تصل لعنالكالم اللي فوق وبنكمل نفس mobile host

اللي وصلت منه sourceلل binding update messageيرسل ب home agentال وكماااان

صار موجود ع Home IPمن خاللها انه ال بيخبره <home IP, Foreign Agent>محتواها الباكيت

Foreign Agentشبكة الها ال

كيتات التانيه وبعد هيك في البا binding cacheتصله هاي المسج بيخزنها عنده في ال لما sourceال

وبنكمل foreign agentلل tunnelingيعمللها مبااشرة بيسير هووه Home IP اللي بده يرسلها لل

لعند ما تصل الباكيت بسالم ^_^ متل فوق

3وما بعتقد انه بعد الشرح اللي فوق األسئلة محتاجه توضيح :على بركة هللا ^_^ بأسئلة الكتاب ونبدأ

Provider P

Networks Discussion Eng.Haneen

16

Networks Discussion Eng.Haneen

17

Networks Discussion Eng.Haneen

18

Networks Discussion Eng.Haneen

19

Exercise 15:

Networks Discussion Eng.Haneen

20

Exercise 16:

Networks Discussion Eng.Haneen

21