ALGORITMOS DE RUTEO

Francisco Javier Díaz Pacheco 6552 Redes de computadoras Rip y Rip2

ALGORITMOS DE RUTEO La función principal de la capa de red es rutear paquetes de la máquina de origen origen a la de destino. destino. En la mayoría mayoría de las subredes, subredes, los paquetes paquetes requer requerirá irán n varios varios saltos saltos para comple completar tar el viaje viaje.. La única única excepc excepción ión importante son las redes de difusión, pero aun es importante el ruteo si el origen origen y el desti destino no no están en la misma misma red. Los algori algoritmo tmoss que eligen las rutas y las estructuras de datos que usan constituyen un aspecto principal del diseño de la capa de red. El algoritmo de ruteo es aquella parte del software de la capa de red encargada de decidir la línea de salida por la que se transmitirá un paquete de entrada. Si la subred usa datagramas, esta decisión debe tomarse cada vez que llega un paquete de datos. Si la subred usa circuitos virtuales, las decisiones de ruteo se toman sólo al establecerse un circuito virtual nuevo. Este último caso también se llama ruteo de sesión, dado que una ruta permanece vigente durante toda la sesión de usuario. Sin Sin import portar ar si las ruta rutass para para cada ada paqu paque ete se elig eligen en de maner anera a indepe independi ndient ente e o sólo sólo cuando cuando se establ establece ecen n nuevas nuevas conexi conexione ones, s, hay ciertas propiedades que todo algoritmo de ruteo debe poseer:      

Exactitud Sencillez Robustez Estabilidad Equidad Optimización

Una vez que una red principal entra en operación, cabría esperar que funcionara continuamente durante años sin fallas a nivel de sistema. Durante ese periodo habrá fallas de hardware y de software de todo tipo. tipo. Los hosts, hosts, rutead ruteadore oress y línea líneass fallarán fallarán en forma forma repetida repetida y la topología cambiará muchas muchas veces. El algoritmo de ruteo debe ser capaz de manejar los cambios de topología y tráfico sin requerir el aborto de todas las actividades en todos los hosts y el reinicio de la red con cada caída de un ruteador. Existen algunos algoritmos de ruteo que nunca alcanzan el equilibrio, sin importar el tiempo que permanezcan operativos. Un algoritmo estable alcanza alcanza el equilibrio equilibrio y lo conserva. conserva. La equidad equidad y la optimizació optimización n son metas metas contradi contradicto ctoria rias. s. Además Además,, estas estas dos me metas tas también también están están en


conflicto, ya que la operación de cualquier sistema de colas cerca de su capacidad máxima implica un retardo de encolamiento grande. Como término medio, muchas redes intentan minimizar el número de saltos que tienen que dar un paquete, puesto que la reducción de la cantidad de saltos reduce el retardo y también el consumo de ancho de banda, lo que a su vez mejora la velocidad real de transporte. Los algoritmos de ruteo pueden agruparse en dos clases principales: Los algoritmos no adaptativos no basan sus decisiones de ruteo en mediciones o estimaciones del tráfico y la topología actuales. En cambio, la decisión de qué ruta se usará para llegar de I a J se toma por adelantado, fuera de línea, y se carga en los ruteadores al arrancar la red. Este procedimiento se conoce como ruteo estático. En contraste, los algoritmos adaptativos cambian sus decisiones de ruteo para reflejar los cambios de topología y, por lo general también el tráfico. Los algoritmos adaptativos difieren en el lugar de donde obtienen su información, el momento de cambio de sus rutas y la métrica usada para la optimización. PRINCIPIO DE OPTIMIZACIÓN El principio de optimización establece que si el ruteador J está en ruta óptima del ruteador I al ruteador K, entonces la ruta óptima de J a K también está en la misma ruta. Como consecuencia directa del principio de optimización, podemos ver que el grupo de rutas óptimas de todos los orígenes a un destino dado forman un árbol con raíz en el destino. Tal árbol se conoce como árbol sumidero o árbol divergente donde la métrica de distancia es el número de saltos. Puesto que un árbol sumidero ciertamente es un árbol, no contiene ciclos, por lo que cada paquete será entregado en un número de saltos finito y limitado. El principio de optimización y el árbol sumidero proporcionan parámetros contra los que se pueden medir otros algoritmos de ruteo. Ruteo por la ruta más corta La idea es armar un grato de la subred en el que cada nodo representa un ruteador y cada arco del grafo una línea de comunicación Para elegir una ruta entre un par dado de ruteadores, el algoritmo simplemente encuentra en el grafo la ruta más corta entre ellos. En general, las etiquetas de los arcos podrían calcularse como una función de la distancia, ancho de banda, tráfico medio, costo de comunicación, longitud media de las colas, retardo medio y otros


factores, el algoritmo calcularía la ruta "corta" de acuerdo con cualquiera de varios criterios, o una combinación de ellos.

Mejor Ruta

Entendemos por mejor ruta aquella que cumple las siguientes condiciones: •

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Consigue mantener acotado el retardo entre pares de nodos de la red. Consigue ofrecer altas cadencias efectivas independientemente del retardo medio de tránsito Permite ofrecer el menor costo.

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”. En general, el concepto de distancia o coste de un canal. Estos métodos utilizan el algoritmo de Bellman-Ford. Busca la ruta de menor coste por el método de búsqueda indirecta El vector de distancias asociado al nodo de una red, es un paquete de control que contiene la distancia a los nodos de la red conocidos hasta el momento. Cada nodo envía a sus vecinos las distancias que conoce a través de este paquete. Los nodos vecinos examinan esta información y la comparan con la que ya tienen, actualizando su tabla de encaminamiento. Ejemplos de protocolos por vector de distancias: RIP, IGRP. Este tipo de encaminamiento se basa en que cada nodo llegue a conocer la topología de la red y los costes (retardos) asociados a los enlaces, para que a partir de estos datos, pueda obtener el árbol y la tabla de encaminamiento tras aplicar el algoritmo de coste mínimo (algoritmo de Dijkstra) al grafo de la red.

OSPF


OSPF es un protocolo link-state,que consiste en enviar informacion del costo de los enlaces a sus vecinos (aca vecinos no se refiere a los vecinos de un nodo, sino del dominio). Si esta informacion se distribuye sobre todos los nodos, es posible conocer la estructura completa de la red. Cada nodo lleva un mapa completo de la red, y por cada mensaje que llega lo usa para calcular por si mismo el camino mas corto. Es el proceso de asegurarse que todos los nodos que participan consiguen una copia del estado del enlace de todos los otros nodos. Consite en que un nodo envia la informacion de todos sus enlances por todos sus vecinos, a su vez los vecinos forwadean esta informacion a sus propios vecinos. Al igual que RIP,OSPF intercambia informacion periodicamente y cuando hay algun cambio con sus enlaces vecinos. El fundamento principal en el cual se basa un protocolo de estado de enlace es en la existencia de un mapa de la red el cual es poseído por todos los nodos y que regularmente es actualizado. Para llevar a cabo este propósito la red debe de ser capaz de entre otros objetivos de:  

Almacenar en cada nodo el mapa de la red. Ante cualquier cambio en la estructura de la red actuar rápidamente, con seguridad si crear bucles y teniendo en cuenta posibles particiones o uniones de la red.

Las principales características de OSPF son: Respuesta rápida y sin bucles ante cambios.

La algoritmia SPF sobre la que se basa OSPF permite con la tecnología actual que existe en los nodos un tiempo de respuesta en cuanto tiempo de computación para el calculo del mapa local de la red mucho más rápido que dicho calculo en el protocolo RIP. Además como todos los nodos de la red calculan el mapa de manera idéntica y poseen el mismo mapa se genera sin bucles ni nodos que se encuentren contando en infinito; principal problema sufrido por los protocolos basados en la algoritmia de vector distancia como RIP. Seguridad ante los cambios.


Para que el algoritmo de routing funcione adecuadamente debe existir una copia idéntica de la topología de la red en cada nodo de esta. Existen diversos fallos que pueden ocurrir en la red como fallos de los protocolos de sincronización o inundación, errores de memoria, introducción de información errónea. El protocolo OSPF especifica que todos los intercambios entre routers deben ser autentificados. El OSPF permite una variedad de esquemas de autentificación y también permite seleccionar un esquema para un área diferente al esquena de otra área. La idea detrás de la autentificación es garantizar que sólo los routers confiables difundan información de routing. Soporte de múltiples métricas.

La tecnología actual hace que sea posible soportar varias métricas en paralelo. Evaluando el camino entre dos nodos en base a diferentes métricas es tener distintos mejores caminos según la métrica utilizada en cada caso, pero surge la duda de cual es el mejor. Esta elección se realizara en base a los requisitos que existan en la comunicación. Diferentes métricas utilizadas pueden ser: Mayor rendimiento Menor retardo Menor coste Mayor fiabilidad La posibilidad de utilizar varias métricas para el calculo de una ruta, implica que OSPF provea de un mecanismo para que una vez elegida una métrica en un paquete para realizar su routing esta sea la misma siempre para ese paquete, esta característica dota a OSPF de un routing de servicio de tipo en base a la métrica. Balanceado de carga en múltiples caminos.

OSPF permite el balanceado de carga entre los nodos que exista más de un camino. Para realizar este balanceo aplica: Una versión de SPF con una modificación que impide la creación de bucles parciales. Un algoritmo que permite calcular la cantidad de trafico que debe ser enviado por cada camino. Escalabilidad en el crecimiento de rutas externas.


El continuo crecimiento de Internet es debido a que cada vez son más los sistemas autónomos que se conectan entre si a través de routers externos. Además de tener en cuenta la posibilidad de acceder al exterior del sistema autónomo a través de un determinado router externo u otro se debe tener en cuenta que se tiene varios proveedores de servicios y es más versátil elegir en cada momento el router exterior y servicio requerido que establecer una ruta y servicio por defecto cuando se trata de routing externo como se tenia hasta ahora. OSPF soluciona este problema permitiendo tener en la base de datos del mapa local los denominados “gateway link state records”.Estos registros nos permiten almacenar el valor de las métricas calculadas y hacen más fácil el calculo de la ruta óptima para el exterior. Por cada entrada externa existirá una nueva entrada de tipo “gateway link state records” en la base de datos, es decir, la base de datos crecerá linealmente con el número de entradas externas tal como ocurre con los protocolos de vector distancia, pero el coste del calculo de las rutas crecerá en función de N*log*N para OSPF y no en función de N^2 como ocurre en los protocolos de vector distancia.

ALGORITMOS DE RUTEO

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