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SESIÓN Nº8 CONTENIDO CONCEPTUAL 8.1 Enrutamiento IP: principios. 8.2 Enrutamiento IP: funcionamiento.
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El concepto de Ruteo • La función de Ruteo o Enrutamiento consiste en establecer mecanismos para
buscar y encontrar un camino adecuado y óptimo entre todos los posibles caminos en una red de paquetes con gran conectividad. • Un protocolo de ruteo debe considerar: – Cuál es la métrica que se debe utilizar para medir los enlaces. – Cuál es la mejor ruta.
¿Hacia ¿Hacia dónde lodónde envío? lo (otra envío? vez)
¿Cuál es la mejor ruta?
Métrica de la Red
Se suele medir en “Número de Saltos” necesarios para ir de un nodo a otro. Aunque esta no se trata de una métrica óptima ya que supone “1”
para todos los enlaces, es sencilla y suele ofrecer buenos resultados. Otro tipo es la medición del retardo de tránsito entre nodos vecinos en la que la métrica se expresa en unidades de tiempo y sus valores no son constantes sino que dependen del tráfico de la red. 3 Saltos
1
1
1 1
1
1
1 1 1 Salto
1
2 Saltos
1 1
1
1 1
1
4 Saltos
1
1 1 5 Saltos
Concepto de “Mejor Ruta” • La “Mejor “Mejor Ruta” es aquella aquella que que cumple cumple con con las siguientes siguientes condicione condiciones: s: – Presenta el menor retardo medio de tránsito. – Consigue mantener acotado el retardo entre los nodos de la red. – Permite ofrecer el menor coste (retardo). – El criterio más sencillo es elegir el camino más corto, es decir la ruta que pasa por el menor número de nodos. Una generalización de este criterio es el de “coste mínimo”.
El concepto de “Mejor Ruta” es una
medida de la calidad del enlace en base a la métrica que se haya definido. En la práctica se utilizan varias v arias métricas simultáneamente.
Métodos de Ruteo Tipo Tipo d e Enrutamiento
Información de Con Con trol
Decisión de la Ruta
Ad aptación aptación a l o s C am am b i o s
Estático
No
Off-Line
No
Centralizado
Nodo Central
Nodo Central
Si
Distribuido
Entre Nodos
Cada Nodo
Si
Aislado
No
Cada Nodo
Si
Adaptativo ó Dinámico
Enrutamiento Adaptativo Estático Aislado Centralizado Distribuido
No tienen Pueden hacer en cuenta frente frente aaelcambios cambios estado de en enlalasubred subredtales para talescomo tomar comovariaciones decisiones variaciones de en ruteamiento. el tráfico, incremento del retardo o fallas en la topología. Lasalgoritmo Todos El tablas los nodos de de de enrutamiento encaminamiento enrutamiento de la red sonse permite iguales ejecuta de los laexcepto por adaptación routers igual unen se nodo del todos configuran enrutamiento central los routers que de forma de a espartir la quien subred. manual. derecoge la información la información propia de control cada router. y los datos de los demás nodos para calcular ellos ladetabla de encaminamiento. inundación” Este La adaptación Cada algoritmo router recalcula a“por loscon cambios continuamente consiste las la condiciones tabla endereenviar enrutamiento. de la cada red espaquete nula (Cálculo Consume hacialos losmás de otros abundantes ruta routers, óptimarecursos por esInternet. off-line) todosdelos l os la enlaces propia red. excepto por el que llegó. Son utilizados en
Algoritmos de Enrutamiento • Un algoritmo es un conjunto ordenado y finito de operaciones que
permite hallar la solución de un problema. • El enrutamiento mediante algoritmos es la base del modelo de enrutamiento adaptativo. • Los algoritmos se ejecutan en los routers de la red con los últimos datos que han recibido sobre su estado y optimizan sus nuevas rutas. • El resultado es que las tablas de enrutamiento se adaptan automáticamente a los cambios de la red y a las sobrecargas de tráfico.
Algoritmos de Enrutamiento Algoritmo de Enrutamiento
Característica
Algoritmo de
“Vector Distancia”
Algoritmo de
“Estado Enlace”
Utiliza el algoritmo de Bellman-Ford Establece la distancia a través de la cantidad de saltos hasta el enlace Las Tablas de Enrutamiento son distribuidas y actualizadas por los routers cada cierto tiempo hubiera o no modificaciones en la topología de la red. El vector distancia asociado al router de una red, es un paquete de control que contiene la distancia a los routers de la red conocidos hasta el momento Utiliza el algoritmo de retardo mínimo o algoritmo de Dijkstra Se basa en que cada nodo llegue a conocer la topología de la red y los retardos asociados a los enlaces, para que a partir de estos datos, pueda obtener el árbol y la tabla de enrutamiento. Los routers envían actualizaciones solo cuando se producen cambios en la topología de la red.
Protocolos de Enrutamiento Protocolo
según “AS”
EGP (Exterior Gateway Protocol)
IGP (Interior Gateway Protocol)
Algoritmo utilizado
Pro to co lo Es pec ífic o
EGP (Exterior Gateway Protocol) BGP (Border Gateway Protocol)
Intercambio de Prefijos de ISP
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
Vector Distancia
EIGRP (Enhanced IGRP)
Vector Distancia
OSPF (Open Shortest Path First)
Estado Enlace
RIP (Routing Information Protocol)
Vector Distancia
IS-IS (Intermediate (Intermediat e System to IS)
Estado Enlace
En Internet, un Sistema Autónomo o AS es un conjunto de redes IP y routers que se encuentran bajo el control de una misma entidad (en ocasiones varias) y que poseen una política de enrutamiento similar a Internet. La documentación que define a los AS se encuentra en la RFC 1930.
Algoritmo Vector Distancia • El enrutamiento de un protocolo basado en vector de distancias requiere que
un router informe periódicamente a sus vecinos de los cambios en sus tablas de enrutamiento. • Tiene mucho menos menos complejid complejidad ad computacio computacional nal que que el “Estado “Estado Enlace” Enlace”
debido a que no requiere que un router informe a los routers vecinos sobre su topología de su red. • El algoritmo VD se basa en calcular la dirección y la distancia hasta cualquier enlace en la red. • El retardo de alcanzar un destino se lleva a cabo usando cálculos matemáticos (algoritmo de Bellman Ford). • Los cambios son detectados periódicamente y enviados a los routers vecinos. Una vez que el router tiene toda la información, actualiza su propia tabla reflejando los cambios y luego informa a sus vecinos de los mismos. • Permite Permite que la la routers routers puedan puedan “apre “aprender nder”” la naturale naturaleza za y los cambios cambios en la
red
Ejemplo: • En esta red, tenemos 4 routers A, B, C y D:
Problemas del Vector Distancia • El principa principall inconvenie inconveniente nte de este este algoritm algoritmo o es el de “cuenta “cuenta al infinito infinito”” (las
distancias entre routers se incrementen indefinidamente sin que el algoritmo llegue a detectarlos) • No previene de la aparición de bucles. • No detecta detecta rupturas rupturas de de enlace enlace o “desapa “desaparició rición” n” de routers. routers.
Desactivo VD(a)=1, pero recibo el VD(a)=2 desde C T=3
Desactivado T=2
R a
1
T=3
T=4
Pienso que puedo llegar a A a través de C. Actualizo mi tabla con VD(a)=3
Pienso que puedo llegar a A a través de D. Actualizo mi tabla con VD(a)=4
R b
R c
1
1
T=0
Activado
T=1
Actualizo mi tabla con VD(a)=1
T=2
Actualizo mi tabla con VD(a)=2
R d
T=3
Actualizo mi tabla con VD(a)=3 T=4
Desactivo VD(a)=2, pero recibo VD(a)=3 desde D
Algoritmo del Estado Enlace • Usa el algoritmo de retardo mínimo o algoritmo de Dijkstra • Un router se comunica con sus vecinos e intercambiar información para:
1.Descubrir a sus vecinos y sus direcciones: Lo realizada a través del envío del paquete HELLO. 2.Medir la distancia a cada uno de sus vecinos: A través del paquete ECHO, mide el retardo hacia cada uno de ellos. 3.Construir el paquete con la información recabada: Este paquete constituye el “mapa” de la red red y calcula los caminos más óptimos. 4.Enviar este paquete al resto de routers: Lo realiza por el método de inundación; y lo controla mediante un número de secuencia.. 5.Calcular la ruta mínima al resto de routers: Lo realiza construyendo el “grafo”de la subred. De esta manera, se puede utilizar el “algoritmo “al goritmo de Dijkstra” para calcular el camino más corto a todos los nodos.
• Con esta información el router puede construir un "mapa" de la red y sobre él
calcular los caminos óptimos.
Algoritmo de Dijkstra
85 km
A (00 km.)
173 km
217 km B (85 km.)
(00 km.) km.) DD(503 C (217 km.)
80 km
186 km (00 km.) km.) FF(165
(00 km.) km.) G G(403
103 km 183 km (00 km.) km.) HH(320
167 km
250 km (00 km.) km.) II(415
E (173 km.)
84 km
502 km
(675 (00 km.) km.) JJ(487
Protocolos IGP • IGRP (Protocolo de enrutamiento de gateway interior ) – Fue patentado y desarrollado por Cisco Systems. – Utiliza algoritmo de Vector Distancia en donde determina la mejor ruta basándose en el BW, el retardo, la confiabilidad y la carga del enlace. – Cada router publica destinos con una distancia correspondiente. router que recibe la información, ajusta la distancia propaga a los routers vecinos.
Cada y la
• EIGRP (IGRP mejorado) – Es un protocolo propietario de patentado por Cisco Systems. – Utiliza algoritmo de Vector Distancia – Los routers EIGRP mantienen su información en la RAM en donde se actualiza periódicamente. – EIGRP mantiene las siguientes tres tablas: Tabla de vecinos (lista de routers adyacentes); Tabla de topología (es la tabla de enrutamiento) y la Tabla de encaminamiento (contiene las mejores rutas hacia un destino).
Protocolos IGP • RIP (Protocolo de información de enrutamiento ) – Fue patentado y desarrollado por Xerox. – Tiene tres versiones: • RIPv1: Se especifica en el RFC 1058. Actualmente en desuso. • RIPv2: Soporta subredes, direccionamiento classless y autenticación autenti cación con contraseña codificada (algoritmo MD5). Se especifica en el RFC 2453 • RIPng: RIP para IPv6. Se especifica en el RFC 2080. – Utiliza algoritmo de Vector Distancia (algoritmo de Bellman Ford) – Utiliza UDP para enviar sus mensajes con el puerto bien conocido 520. – Limita el tamaño de la red a 15 saltos (para evitar el problema de “cuenta al infinito”) debido a que no es capaz de detectar rutas circulares. – Las rutas tienen un tiempo de vida de 180 segundos (equivalente a 6 intercambios de información).
Protocolos IGP • OSPF (Protocolo del camino abierto más corto ) – Es el protocolo más utilizado en redes grandes. – Fue desarrollado por la IETF – Tiene tres versiones • OSPFv1: En desuso. Descrito en el RFC1153 • OSPFv2: Es el utilizado actualmente. Descrito en el RFC 1370 y 1583. • OSPFv3: Aplicable para IPv6. Actualmente el desarrollo. – Utiliza algoritmo de Estado Enlace (algoritmo de Dijkstra) – Utiliza autenticación con MD5 – Soporta aplicaciones de multifisusión (MOSPF) – No – No utiliza a TCP ni a UDP, sino directamente a IP especificándose en el campo campo Protocol = 89.
Referencia de capas
Protocolos IGP • IS-IS (Protocolo de sistema intermedio a sistema intermedio ) – Es un protocolo del modelo de referencia OSI – Utiliza el algoritmo de Estado Enlace – A pesar de ser un protocolo OSI, se puede usar también con TCP/IP. – Es muy similar a OSPF pero IS-IS posee compatibilidad directa con IPv6.
Protocolos EGP • EGP (Protocolo de Gateway Exterior) – Se basa en un sondeo periódico empleando intercambios de mensajes para monitorizar la accesibilidad de los vecinos y para sondear si hay solicitudes de actualización.
• BGP (Protocolo de Borde Exterior) – Intercambia información de enrutamiento entre sistemas autónomos a la vez que garantiza una elección de rutas libres de loops. – es el protocolo más utilizado por las empresas e e ISP en la Internet. – BGP se adapta a los direccionamientos Classles (VLSM y CIDR). – BGP toma decisiones de enrutamiento basándose en políticas de la red.
Comparación de Protocolos Características
RIP
OSPF
IGRP
EIGRP
Vector Distancia
Estado Enlace
Vector Distancia
Vector Distancia
Lento
Rápido
Lento
Rápido
Si
Si
No
Si
Consumo de BW
Alto
Bajo
Alto
Bajo
Consumo de recursos
Bajo
Alto
Bajo
Bajo
No
Si
Si
Si
Libre
Libre
Algoritmo Tiempo de convergencia Soporta VLSM
Mejor escalamiento Condición
Propietario Propietario
El protocolo RIPv2
Fue patentado y desarrollado por Xerox. La versión más utilizada es la RIPv2. Es de implementación sencilla y no requiere mucho consumo de memoria en los Routers. Utiliza algoritmo de Vector Distancia (algoritmo de Bellman Ford) Utiliza UDP para enviar sus mensajes con el puerto bien conocido 520. Limita el tamaño de la red a 15 saltos (para evitar el problema de “cuenta al infinito”) debido a que no es capaz de detectar rutas
circulares. Un router que corre RIP difunde un mensaje cada 30 segundos. Las rutas tienen un tiempo de vida de 180 segundos (equivalente a 6 intercambios de información). Si pasado este tiempo no se han recibido mensajes, se asume que esta ruta está inactiva por lo que se borra de la tabla de enrutamiento.
Arquitectura RIP-2
Versión:
Es 2. Indica la versión del protocolo RIP que se está usando. Address Family:
Es FFFF sólo en la primera entrada, indicando que se trata de una entrada de autentificación. Máscara de subred:
La máscara de subred asociada con la subred a la que se refiere esta entrada.
Arquitectura RIPv2
Route Tag:
Es un campo dirigido a la comunicación de información acerca del origen de la información de encaminamiento. Está diseñado para la interoperabilidad entre RIP y otros protocolos de encaminamiento. Salto siguiente:
Información acerca del siguiente salto que el "router" debería usar para enviar datagramas a la subred o al host dado en la entrada.
Encapsulamiento RIPv2
Ventajas y desventajas de RIP VENTAJAS • Si la red tiene rutas redundantes, RIP es capaz de detectarlas y escoger la
mejor • Corrige fallos de la red automáticamente • Protocolo fácil de configurar, usar y mantener. • Útil si la red es sencilla y sin fuertes requerimientos respecto a la buena eficiencia de la red DESVENTAJAS • Converge muy lentamente ante fallos de la red • Puede crear ciclos (loops) infinitos que hagan que la
red sea inconsistente • Debido a la vulnerabilidad ante la lenta convergencia hace que sea muy poco útil en WANs
Simulación RIP
http://www3.rad.com/networks/1999/ripjava/main.htm
El protocolo OSPF • El Protocolo del Primer Camino Abierto más Corto (OSPF) es el protocolo • • • • • • •
más utilizado en redes grandes. La versión más utilizada es la versión v ersión 2 Utiliza algoritmo de Estado Enlace (algoritmo de Dijkstra) Es un protocolo abierto que soporta varias métricas. Su configuración es más compleja y requiere personal especializado. especializado. Soporta aplicaciones de multidifusión (MOSPF) No utiliza a TCP ni a UDP, sino directamente a IP especificándose en el campo Protocol = 89. Está diseñado para operar como protocolo IGP o como protocolo EGP
Funciones del OSPF El algoritmo de Estado Enlace en OSPF permite lo siguiente: • Descubrir vecinos OSPF •
Eleg Elegir ir el DR (“Rut “Ruta a de dest destin ino o”)
Formar adyacencias con las otras áreas. • Sincronizar bases de datos • Calcular la tabla de encaminamiento • Anunciar los estados de los enlaces •
•
Estable Establecer cer conexi conexione ones s (“Vir (“Virtua tuall Link Link”) ”) con otros otros ABR (“Area (“Area Border Border Router”), qué es un router conectado a múltiples áreas.
•
Está diseñado para trabajar como protocolo IGP y también como protocolo EGP En OSPF la red física se divide en un número de áreas (AS) en donde todos los routers dentro de un área tienen idénticas bases de datos. La base de datos de cada router describe la topología completa del dominio de encaminamiento (qué router se conectan a qué redes).
• •
Arquitectura OSPF 0
8
Versión
16
Tipo
31
Longitud
Router ID
Longitud del Paquete: En bytes
incluyendo la cabecera OSPF.
Área ID Checksum
Versión: Versión de OSPF (2).
Autotipo
Autenticación
Router ID: El ID del router que
originó el paquete. Area ID: El área a la que se está
enviando el paquete. Checksum: Suma de verificación Autenticación: Código de
Autenticación
Arquitectura OSPF 0
8
Versión
16
Tipo
31
Longitud
Router ID Área ID Checksum
Autotipo
Autenticación
Tipo: Tipo de mensaje
1: Hello 2: Descripción de la base de datos 3: Link-State Request 4: Link-State Update 5: Link-State Acknowledgment Autotipo: Identifica el esquema
de autentificación a usar con el paquete que se puede configurar por áreas. Los tipos de autentificación definidos actualmente son: 0: ninguna autentificación 1: password de 64 bits
El paquete HELLO 0
8
16
31 Network Mask: Es la máscara asociada al AS
Head OSPF (24 bytes) Network Mask Dead Interval
Hello Int. Priority
Designated Router Backup designated router Neighbor
(Sistema Autónomo) donde se originó el paquete Dead Interval: Tiempo (en seg.) que deben
pasar antes de que un vecino que permanece en silencio pase al estado "down ”. Hello Interval: Tiempo (en seg.) entre los
paquetes Hello enviados por este "router". Priority: Determina el RP ("Router Priority"). Designated Router: Es la IP del DR de esta red,
según el "router" emisor. Neighbor: Listado de los IP de cada "router" que
han recibido paquetes Hello válidos recientemente (dentro del último Dead Interval).
