Router Nasıl Karar Verir? Routing Tablosu, AD ve Metrik

İstemci, hedefin kendi ağında olmadığını anlayınca paketi default gateway’e verir; bu karar ve ARP’nin rolü Bir Paket Hedefini Nasıl Bulur? yazısında anlatıldı. Bu yazı paketin gateway’e vardığı andan başlıyor: router ya da L3 switch, paketi nereye göndereceğine nasıl karar verir?

Örnekler sitenin kampüs planından: core switch VLAN 20 (10.0.20.0/24) ve VLAN 30 (10.0.30.0/24) için gateway’dir, firewall’a 10.0.254.0/30 bağlantısıyla bağlanır ve internete giden trafiği firewall’un iç adresine (10.0.254.2) gönderir. Önek ve maske hesabı IPv4 ve Subnetting yazısında. Yazıdaki bütün CLI çıktıları temsilîdir; laboratuvarda alınmadı, alan düzeni üretici belgelerindeki örneklerden alındı.

Bir rotanın dört parçası

Routing tablosundaki her satır şu soruya cevap verir: “Bu ağa giden paketi kime ve hangi arayüzden vereyim?”

• Hedef (destination): Rotanın kapsadığı ağ, örneğin 10.0.30.0.
• Önek uzunluğu (prefix): Maskenin kaç bitinin ağ kısmı olduğu, örneğin /24. Hedef ile birlikte yazılır: 10.0.30.0/24.
• Next-hop: Paketin teslim edileceği bir sonraki router’ın IP adresi. Doğrudan bağlı ağlarda next-hop yoktur; paket hedefin kendisine verilir.
• Çıkış arayüzü (outgoing interface): Paketin hangi arayüzden çıkacağı.

Core switch’in tablosu sadeleştirilmiş hâliyle şöyledir. Core’un firewall’a bakan arayüzü örneklerde VLAN 254 SVI’si olarak gösterildi.

Connected rotalar, arayüze IP adresi verilip arayüz çalışır olduğunda kendiliğinden oluşur. Core’da VLAN 30’un SVI’si (10.0.30.1) olduğu için 10.0.30.0/24 bir connected rotadır. Cisco ve Huawei ayrıca arayüzün kendi adresi için /32 uzunluğunda yerel rotalar gösterir.

10.0.0.0/16 satırı bu yazı için core’a eklendi ve bir amacı var. Firewall’da kampüse dönüş için 10.0.0.0/16 → 10.0.254.1 rotası duruyor. Core’da bu satır olmasaydı, kullanılmayan bir kampüs adresine (örneğin 10.0.99.5) giden paket core’un default rotasıyla firewall’a, firewall’un /16 rotasıyla yeniden core’a gider ve TTL bitene kadar ikisi arasında döner. RFC 4632, bir özet rotanın kapsadığı ama ulaşılamayan adreslere giden paketlerin bu yüzden atılmasını ister. Bu rotanın nasıl yapılandırıldığı statik route yazısının konusu.

İki ayrı iş: rotayı kurmak, paketi iletmek

Routing kararını tek bir sıralama gibi anlatmak kolaydır ama yanlıştır. Router iki farklı işi farklı zamanlarda yapar:

1. Rotanın tabloya kurulması: Her kaynak (connected, static, dinamik protokoller) rotalarını önerir. Aynı hedef öneği birden fazla kaynaktan geldiğinde hangisinin tabloya gireceğine AD ya da preference karar verir. Bu tablo RIB (Routing Information Base) olarak da anılır.
2. Paketin iletilmesi: Paket geldiğinde router, kurulu ve kullanılabilir rotalar arasında hedef adresle en uzun eşleşen öneği seçer. Bu arama FIB (Forwarding Information Base) üzerinde yapılır.

Cisco’nun AD belgesi bunu açıkça yazar: AD yalnızca aynı hedef önek birden çok kaynaktan geldiğinde kullanılır, paket iletimi sırasında AD ve metrik değerlendirilmez ve AD en uzun önek eşleşmesini geçersiz kılmaz.

Paket iletimi: en uzun önek eşleşmesi

Core’a hedefi 10.0.30.10 olan bir paket geliyor. Router hedef adrese her rotanın maskesini uygular ve sonucun rotanın hedefiyle aynı olup olmadığına bakar. Huawei’nin FIB anlatımı da bu “AND” işlemini ve en uzun eşleşme kuralını tarif eder.

Üç rota eşleşir; en uzun önek /24 olduğu için paket 10.0.30.0/24 rotasıyla VLAN 30 SVI’sinden çıkar. Rota connected olduğu için next-hop yoktur; core, 10.0.30.10’un MAC adresini ARP ile öğrenip çerçeveyi doğrudan sunucuya gönderir. Bu karar verilirken /16 rotasının static, /24 rotasının connected olması rol oynamaz. Farklı uzunluktaki önekler AD ile karşılaştırılmaz. RFC 1812 de router’lar için iletim kuralını en uzun eşleşme olarak tanımlar.

Default rota (0.0.0.0/0) her adresle eşleşir ama 0 bitle en kısa eşleşmedir. Bu yüzden ancak daha uzun bir eşleşme yoksa kullanılır.

Rotanın tabloya girmesi: AD, preference ve metrik

Aynı önek iki kaynaktan geldiğinde ne olur? Core’da birinin yanlışlıkla 10.0.30.0/24 için firewall’u gösteren bir statik rota eklediğini düşünelim. Artık aynı /24 için iki aday var:

• Connected, VLAN 30 SVI: Cisco’da AD 0, Huawei’de preference 0.
• Static, next-hop 10.0.254.2: Cisco’da AD 1, Huawei’de preference 60.

Önek aynı olduğu için bu kez AD ya da preference karşılaştırılır ve düşük değer kazanır. Connected rota tabloda kalır; statik rota yapılandırmada durur ama kurulmaz. 10.0.30.10’a giden paketler etkilenmez. FortiOS, kurulmayan bu tür rotaları routing database’de seçilmemiş olarak gösterir (get router info routing-table database).

Kurulum aşamasında üç şey önemlidir:

• Her protokol önce kendi en iyisini seçer. OSPF kendi maliyetine (cost), RIP atlama sayısına bakar. Bu seçim protokolün içinde kalır.
• Metrik protokoller arasında karşılaştırılmaz. Cisco’nun belgesine göre çoğu protokolün metrik yapısı diğerleriyle uyumlu değildir. OSPF cost’u 20 olan bir rota ile metriği 0 olan bir statik rota arasında karar metrikle değil, AD ile verilir.
• Next-hop kullanılabilir olmalıdır. Huawei’ye göre bir rota trafiği ancak doğrudan bağlı bir next-hop’a çözümlendiğinde iletebilir. Next-hop doğrudan bağlı bir ağda değilse router onu tabloda yeniden arar; Huawei buna route iteration, Cisco recursive lookup der. Bu arama her rota için gerekmez; yalnızca next-hop doğrudan bağlı değilse yapılır.

Cisco tabloda iki değeri köşeli parantez içinde gösterir: [110/2] AD’nin 110, OSPF metriğinin 2 olduğu anlamına gelir.

Varsayılan değerler üreticiye göre değişir

Aynı rota kaynağına her üretici farklı bir varsayılan değer verir. Aşağıda yalnızca resmî belgede varsayılan olarak geçen değerler var; boş hücreler, kullanılan belgede açık bir varsayılan bulunamadığı anlamına gelir.

• Huawei: Statik rota, OSPF’ten daha az tercih edilir (60 ve 10). Cisco’da durum tersidir (1 ve 110). Harici preference değerleri eşitse Huawei üreticinin sabit iç preference değerlerine bakar.
• Huawei’de 255: Huawei’nin tablosunda IBGP ve EBGP’nin varsayılan harici preference değeri 255’tir ve iç değerleri 200 ile 20’dir. Aynı belge 255’i güvenilmez kaynaklar için kullanılan değer olarak da tanımlar. Bu sayı Cisco’daki “AD 255 olan rota kurulmaz” kuralıyla aynı davranış olarak okunmamalıdır. BGP rotalarının nasıl seçildiği BGP yazısının konusu.
• FortiOS’ta priority: Distance’ları eşit statik rotalar tabloya birlikte girer ve hangisinin tercih edileceğini priority belirler; düşük priority kazanır, varsayılan değer 1’dir. Priority, distance’ın yerine geçmez. Ayrıca DHCP ile öğrenilen default rotanın varsayılan distance’ı 5’tir; bu yüzden distance’ı 10 olan statik default rotanın önüne geçer.

RIB’den FIB’e ve kabloya

Bir rotanın kaynaktan paketin kabloya çıkmasına kadar izlediği yol:

Son adım ağ türüne bağlıdır. Ethernet’te router çerçeveyi gönderebilmek için komşusunun MAC adresine ihtiyaç duyar ve bunu ARP ile öğrenir: rota connected ise hedefin kendisinin, değilse next-hop’un MAC adresini. ARP’nin ayrıntısı MAC, IP, ARP ve Default Gateway yazısında.

Dört üreticide tabloyu okumak

Aynı bilgi her üreticide farklı sütunlarla görünür. Aşağıdaki çıktılar temsilîdir ve kısaltılmıştır; sütun düzeni sürüme göre değişebilir.

Cisco IOS XE, show ip route: Satır başındaki harf kaynağı gösterir (C connected, L local, S static, O OSPF). Köşeli parantez [AD/metrik]’tir; S* default rotayı işaretler.

Gateway of last resort is 10.0.254.2 to network 0.0.0.0

S*    0.0.0.0/0 [1/0] via 10.0.254.2
S        10.0.0.0/16 is directly connected, Null0
C        10.0.30.0/24 is directly connected, Vlan30
L        10.0.30.1/32 is directly connected, Vlan30

Huawei VRP, display ip routing-table: Proto kaynağı, Pre preference değerini, Cost metriği gösterir. Huawei’nin tanımıyla Pre farklı protokolleri, Cost aynı protokolün rotalarını karşılaştırmak içindir. Flags sütunundaki D rotanın FIB’e indirildiğini belirtir.

Destination/Mask    Proto   Pre  Cost  Flags NextHop       Interface
      0.0.0.0/0     Static  60   0     RD    10.0.254.2    Vlanif254
     10.0.20.0/24   Direct  0    0     D     10.0.20.1     Vlanif20
     10.0.30.0/24   Direct  0    0     D     10.0.30.1     Vlanif30

FortiOS, get router info routing-table all: Aynı topolojideki firewall bir FortiGate olsaydı tablosu şöyle görünürdü. Köşeli parantez [distance/metrik]’tir. Priority bu çıktıda değil, routing database ve GUI’deki rota izleme ekranında görülür. Arayüz adları örnektir.

Routing table for VRF=0
S*      0.0.0.0/0 [10/0] via 203.0.113.2, wan1
S       10.0.0.0/16 [10/0] via 10.0.254.1, port1
C       10.0.254.0/30 is directly connected, port1
C       203.0.113.0/30 is directly connected, wan1

HPE Aruba AOS-CX, show ip route: Origin sütunu kaynağı (C connected, L local, S static, O OSPF, B BGP), Distance/Metric sütunu [x/y] biçiminde AD ve metriği gösterir.

Prefix          Nexthop       Interface  VRF(egress)  Origin/Type  Distance/Metric
0.0.0.0/0       10.0.254.2    vlan254    -            S            [1/0]
10.0.30.0/24    -             vlan30     -            C            [0/0]
10.0.30.1/32    -             vlan30     -            L            [0/0]

Bir istemcinin kendi yerel kararını görmek için Linux’ta ip route get kullanılabilir; Ağ Sorun Giderme Komutları yazısında anlatıldı. Router tarafında ise tablonun tamamı yerine tek bir hedefe bakmak çoğu zaman daha hızlıdır.

Kendinizi deneyin

Alıştırma 1: Yukarıdaki core tablosunu kullanın. Hedefi 10.0.31.5 ve 198.51.100.20 olan iki paket hangi rotayla iletilir, ne olur?

Alıştırma 2: Bir şube router’ı 10.2.10.0/24 ağını OSPF ile öğreniyor (alan içi rota, cost 20). Aynı router’da aynı önek için varsayılan değerleriyle bir statik rota da var. Her iki next-hop da erişilebilir. (a) Router Cisco IOS XE, Huawei VRP ya da FortiOS çalıştırıyorsa hangi rota kurulur? (b) Statik rota 10.2.10.0/24 yerine 10.2.0.0/16 için yazılmış olsaydı 10.2.10.7’ye giden paket hangi rotayı kullanırdı?

Kaynaklar

• RFC 1812: Requirements for IP Version 4 Routers
• RFC 4632: Classless Inter-domain Routing (CIDR)
• Cisco: Understand Administrative Distance (15986)
• Cisco: Local host routes in the routing table (116264)
• Huawei: Routing Protocol Preference (S series V200R023C10)
• Huawei: Routing Table and FIB Table (CloudEngine 16800 V200R025C00)
• Huawei: Route Iteration (CloudEngine 16800 V200R025C00)
• Fortinet: Routing concepts (FortiOS 7.6.4)
• Fortinet: config router ospf (FortiOS 7.2.0 CLI Reference)
• HPE Aruba Networking: AOS-CX 10.15 IP Routing Guide