La tabla de enrutamiento
La función principal de un router es reenviar un paquete hacia su red de destino, que es la dirección IP de destino del paquete. Para hacerlo, el router necesita buscar la información de enrutamiento almacenada en su tabla de enrutamiento. Una tabla de enrutamiento es un archivo de datos que se encuentra en la RAM del router y se usa para almacenar la información de la ruta sobre redes remotas y conectadas directamente. La tabla de enrutamiento contiene asociaciones entre la red y el siguiente salto. Estas asociaciones le indican al router que un destino en particular se puede alcanzar mejor enviando el paquete hacia un router en particular, que representa el "siguiente salto" en el camino hacia el destino final. La asociación entre la red y la interfaz de salida también puede representar la dirección de red de destino del paquete IP. Esta asociación ocurre en las redes del router conectadas directamente. Una red conectada directamente es una red que está directamente vinculada a una de las interfaces del router. remota es aquella que no está conectada directamente al router. En otras Una red remota palabras, una red remota es una red a la que sólo se puede llegar mediante el envío del paquete a otro router. Las redes remotas se agregan a la tabla de enrutamiento enru tamiento mediante el uso de un protocolo de enrutamiento enrutamiento dinámico dinámico o la configuración configuración de rutas estáticas. estáticas. Las rutas dinámicas son rutas hacia redes remotas que fueron aprendidas automáticamente por el router utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. Las rutas estáticas son rutas hacia redes manualmente configuradas por un administrador de red.
Principios de la tabla de enrutamiento
1. Cada router toma sus propias decisiones en forma independiente, según la información de su propia tabla de enrutamiento. 2. El hecho de que un router tenga cierta información en su tabla de enrutamiento no significa que los otros routers tengan la misma información. 3. La información de enrutamiento acerca de una ruta de una red a otra no proporciona información de enrutamiento acerca de la ruta inversa o de retorno. Enrutamiento
En términos generales, el enrutamiento es el proceso de reenviar paquetes entre dos redes conectadas. Para esto el router se basa en el contenido de su tabla de enrutamiento. Existen dos formas de actualizar las entradas de una tabla de enrutamiento. Enrutamiento estático Enrutamiento dinámico • •
Enrutamiento estático
Las rutas estáticas son definidas manualmente por el administrador para que el router aprenda sobre una red remota. Las rutas estáticas necesitan pocos recursos del sistema, es recomendable utilizarlas cuando nuestra red esté compuesta por unos cuantos routers o que la red se conecte a internet solamente a través de un único ISP Enrutamiento dinámico
Las redes remotas también pueden agregarse a la tabla de enrutamiento utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. Un protocolo de enrutamiento es un conjunto de procesos, algoritmos y mensajes que se usan para intercambiar información de enrutamiento y completar la tabla de enrutamiento con la elección de los mejores caminos que realiza el protocolo Los routers usan protocolos de enrutamiento dinámico para compartir información sobre el estado y la posibilidad de conexión de redes remotas. Los protocolos de enrutamiento dinámico ejecutan varias actividades, entre ellas: Descubrimiento de la red Actualización y mantenimiento de las tablas de enrutamiento Descubrimiento automático de las redes remotas Escoger el mejor camino hacia las redes de destino • • • •
El descubrimiento de redes es la capacidad de un protocolo de enrutamiento de compartir información sobre las redes que conoce con otros routers que también están usando el mismo protocolo de enrutamiento. En lugar de configurar rutas estáticas hacia redes remotas en cada router, un protocolo de enrutamiento dinámico permite a los routers obtener información automáticamente sobre estas redes a partir de otros routers. Después del descubrimiento inicial de la red, los protocolos de enrutamiento dinámico actualizan y mantienen las redes en sus tablas de enrutamiento. Los protocolos de enrutamiento dinámico no sólo deciden acerca del mejor camino hacia diferentes redes, también determinan el mejor camino nuevo si la ruta inicial se vuelve inutilizable (o si cambia la topología). Por estos motivos, los protocolos de enrutamiento dinámico representan una ventaja sobre las rutas estáticas. Los routers que usan protocolos de enrutamiento dinámico comparten automáticamente la información de enrutamiento con otros routers y compensan cualquier cambio de topología sin que sea necesaria la participación del administrador de la red. Protocolos de enrutamiento IP
Existen varios protocolos de enrutamiento dinámico para IP. Éstos son algunos de los protocolos de enrutamiento dinámico más comunes para el enrutamiento de paquetes IP: Protocolo de información de enrutamiento (RIP, Routing Information Protocol) Protocolo de enrutamiento de gateway interior (IGRP, Interior Gateway Routing Protocol) Protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado (EIGRP, Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) • •
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Open Shortest Path First (OSPF) Intermediate-System-to-Intermediate-System (IS-IS) Protocolo de gateway fronterizo (BGP, Border Gateway Protocol)
La evolución de los protocolos de enrutamiento dinámico
Los protocolos de enrutamiento dinámico se han usado en redes desde comienzos de la década del ochenta. La primera versión de RIP se lanzó en 1982, pero algunos de los algoritmos básicos dentro del protocolo ya se usaban en ARPANET en 1969. Debido a la evolución de las redes y a su complejidad cada vez mayor, han surgido nuevos protocolos de enrutamiento. RIP ha evolucionado a una nueva versión, el RIPv2. Sin embargo, la versión más nueva de RIP aún no se escala a implementaciones de redes más extensas. Para abordar las necesidades de redes más amplias, se desarrollaron dos protocolos de enrutamiento avanzados: Open Shortest Path First (OSPF) e Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). Cisco desarrolló el protocolo de enrutamiento de gateway interior (IGRP) y el IGRP mejorado (EIGRP), que también se adapta bien en implementaciones de redes más grandes. Asimismo, surgió la necesidad de interconectar diferentes internetworks y proveer el enrutamiento entre ellas. El protocolo de enrutamiento de gateway fronterizo (BGP) ahora se usa entre los ISP, y entre ISP y sus clientes privados más grandes para intercambiar información de enrutamiento. Con la llegada de numerosos dispositivos para consumidores que usan IP, el espacio de direccionamiento IPv4 está prácticamente agotado. Por tal motivo, ha surgido el IPv6. A fin de sostener la comunicación basada en IPv6, se han desarrollado versiones más nuevas de los protocolos de enrutamiento IP. Componentes de un protocolo de enrutamiento Estructuras de datos: algunos protocolos de • •
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enrutamiento usan tablas y/o bases de datos para sus operaciones. Esta información se guarda en la RAM. Algoritmo: un algoritmo es una lista limitada de pasos que se usan para llevar a cabo una tarea. Los protocolos de enrutamiento usan algoritmos para facilitar información de enrutamiento y para determinar el mejor camino. Mensajes del protocolo de enrutamiento: los protocolos de enrutamiento usan varios tipos de mensajes para descubrir routers vecinos, intercambiar información de enrutamiento y otras tareas para aprender y conservar información precisa sobre la red.
Funcionamiento del protocolo de enrutamiento dinámico
Todos los protocolos de enrutamiento tienen el mismo propósito: obtener información sobre redes remotas y adaptarse rápidamente cuando ocurre un cambio en la topología. El método que usa un protocolo de enrutamiento para lograr su propósito depende del algoritmo que use y de las características operativas de ese protocolo. Las operaciones de un protocolo de enrutamiento dinámico varían según el tipo de protocolo de enrutamiento y el protocolo de enrutamiento en sí. En general, las operaciones de un protocolo de enrutamiento dinámico pueden describirse de la siguiente manera: El router envía y recibe mensajes de enrutamiento en sus interfaces. •
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El router comparte mensajes de enrutamiento e información de enrutamiento con otros routers que están usando el mismo protocolo de enrutamiento. Los routers intercambian información de enrutamiento para obtener información sobre redes remotas. Cuando un router detecta un cambio de topología, el protocolo de enrutamiento puede anunciar este cambio a otros routers.
Clasificación de protocolos de enrutamiento dinámico
Los protocolos de enrutamiento se pueden clasificar en diferentes grupos según sus características. Los protocolos de enrutamiento que se usan con más frecuencia son: RIP: un protocolo de enrutamiento interior vector distancia IGRP: el enrutamiento interior vector distancia desarrollado por Cisco OSPF: un protocolo de enrutamiento interior de link-state IS-IS: un protocolo de enrutamiento interior de link-state EIGRP: protocolo avanzado de enrutamiento interior vector distancia BGP: un protocolo de enrutamiento exterior vector ruta Un sistema autónomo (AS), conocido también como dominio de enrutamiento, es un conjunto de routers que se encuentran bajo una administración común. Algunos ejemplos típicos son la red interna de una empresa y la red de un proveedor de servicios de Internet. Debido a que Internet se basa en el concepto de sistema autónomo, se requieren dos tipos de protocolos de enrutamiento: protocolos de enrutamiento interior y exterior. • • • • • •
Estos protocolos son: •
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Protocolos de gateway interior (IGP):
se usan para el enrutamiento de sistemas intrautónomos (el enrutamiento dentro de un sistema autónomo). Protocolos de gateway exterior (EGP): se usan para el enrutamiento de sistemas interautónomos (el enrutamiento entre sistemas autónomos).
Características de los protocolos de enrutamiento IGP y EGP Los IGP se usan para el enrutamiento dentro de un dominio de
enrutamiento, aquellas redes bajo el control de una única organización. Un sistema autónomo está comúnmente compuesto por muchas redes individuales que pertenecen a empresas, escuelas y otras instituciones. Un IGP se usa para enrutar dentro de un sistema autónomo, y también se usa para enrutar dentro de las propias redes individuales.. Los IGP para IP incluyen RIP, IGRP, EIGRP, OSPF e IS-IS. Los EGP están diseñados para su uso entre diferentes sistemas autónomos que están controlados por distintas administraciones. El BGP es el único EGP actualmente viable y es el protocolo de enrutamiento que usa Internet. El BGP es un protocolo vector ruta que puede usar muchos atributos diferentes para medir las rutas. En el ámbito del ISP, con frecuencia hay cuestiones más importantes que la simple elección de la ruta más rápida. En general, el BGP se utiliza entre ISP y a veces entre una compañía y un ISP. PROTOCOLOS VECTOR DISTANCIA Y LINK-STATE
Los protocolos de gateway interior (IGP) pueden clasificarse en dos tipos: Protocolos de enrutamiento vector distancia Protocolos de enrutamiento de Link-state (estado de enlace) • •
Funcionamiento del protocolo de enrutamiento vector distancia
"Vector distancia" significa que las rutas se publican como vectores de distancia y dirección. La distancia se define en términos de una métrica como el conteo de saltos y la dirección es simplemente el router del siguiente salto o la interfaz de salida. Los protocolos vector distancia generalmente usan el algoritmo Bellman-Ford para la determinación del mejor camino. Algunos protocolos vector distancia envían en forma periódica tablas de enrutamiento completas a todos los vecinos conectados. En las redes extensas, estas actualizaciones de enrutamiento pueden llegar a ser enormes y provocar un tráfico importante en los enlaces. Los protocolos vector distancia utilizan routers como letreros a lo largo de la ruta hacia el destino final. La única información que conoce el router sobre una red remota es la distancia o métrica para llegar a esa red y qué ruta o interfaz usar para alcanzarla. Los protocolos de enrutamiento vector distancia no tienen un mapa en sí de la topología de la red. Los protocolos vector distancia funcionan mejor en situaciones donde: la red es simple y plana y no requiere de un diseño jerárquico especial, los administradores no tienen suficientes conocimientos como para configurar protocolos de link-state y resolver problemas en ellos, se están implementando tipos de redes específicos, como las redes hub-and-spoke y los peores tiempos de convergencia en una red no son motivo de preocupación. • •
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Funcionamiento del protocolo de link-state
Un router configurado con un protocolo de enrutamiento de link-state puede crear una "vista completa" o topología de la red al reunir información proveniente de todos los demás routers. Para continuar con la analogía de letreros, el uso de un protocolo de enrutamiento de link-state es como tener un mapa completo de la topología de la red. Los letreros a lo largo de la ruta desde el origen al destino no son necesarios, porque todos los routers de link-state usan un "mapa" idéntico de la red. Un router de link-state usa la información de link-state para crear un mapa de la topología y seleccionar el mejor camino hacia todas las redes de destino en la topología. Con algunos protocolos de enrutamiento vector distancia, los routers envían actualizaciones periódicas de su información de enrutamiento a sus vecinos. Los protocolos de enrutamiento de link-state no usan actualizaciones periódicas. Luego de que la red ha convergido, la actualización del link-state sólo se envía cuando se produce un cambio en la topología. Los protocolos de link-state funcionan mejor en situaciones donde: El diseño de red es jerárquico, y por lo general ocurre en redes extensas. •
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Los administradores conocen a fondo el protocolo de enrutamiento de link-state implementado. Es crucial la rápida convergencia de la red.
Protocolos de enrutamiento con clase
Los protocolos de enrutamiento con clase no envían información de la máscara de subred en las actualizaciones de enrutamiento. Los primeros protocolos de enrutamiento, como el RIP, tenían clase. En aquel momento, las direcciones de red se asignaban en función de las clases; clase A, B o C. No era necesario que un protocolo de enrutamiento incluyera una máscara de subred en la actualización de enrutamiento porque la máscara de red podía determinarse en función del primer octeto de la dirección de red. Los protocolos de enrutamiento con clase aún pueden usarse en algunas de las redes actuales, pero dado que no incluyen la máscara de subred, no pueden usarse en todas las situaciones. Los protocolos de enrutamiento con clase no se pueden usar cuando una red se divide en subredes utilizando más de una máscara de subred. Los protocolos de enrutamiento con clase incluyen RIPv1 e IGRP. Protocolos de enrutamiento sin clase
Estos protocolos de enrutamiento incluyen la máscara de subred con la dirección de red en sus actualizaciones de enrutamiento. Las redes de la actualidad ya no se asignan en función de las clases y la máscara de subred no puede determinarse según el valor del primer octeto. La mayoría de las redes de la actualidad requieren protocolos de enrutamiento sin clase Los protocolos de enrutamiento sin clase son RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS y BGP.
