Top-Down Network Design. Tema 7

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1 Top-Down Network Design Tema 7 Selección de Protocolos de Conmutación y Enrutamiento Copyright 2010 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer Traducción: Emilio Hernández Adaptado para ISI: Enrique Ostúa. 7-1

2 Elección de Conmutación y Enrutamiento Conmutación Conmutación capa 2 (switching) Conmutación multicapas Mejoras al Protocolo de Arbol Cobertor (STP) Tecnologías VLAN Enrutamiento Estático o dinámico Protocolos de Vector de Distancia y Estado de Enlaces Interior y exterior 7-2

3 Criterios de Selección para Protocolos de Conmutación y Enrutamiento Si son protocolos abiertos Características del tráfico de la red Ancho de banda, memoria y uso de CPU El número de nodos soportados La capacidad de adaptarse rápidamente a los cambios Soporte de autenticación 7-3

4 Toma de Decisiones Se deben establecer las metas Se deberían explorar muchas opciones Se deberían estudiar las consecuencias de las decisiones Se deberían hacer planes de contingencia Se puede usar una tabla de decisión 7-4

5 Ejemplo de Tabla de Decisión 7-5

6 Tareas de la Conmutación (Switching) Reenviar tramas transparentemente Aprender qué puerto usar para cada dirección MAC (backward learning) Reenviar las tramas por todos los puertos mientras no se sabe qué puerto usar Filtrar las tramas de puertos de salida que no incluyen la dirección de destino Siempre reenviar por todos los puertos las tramas de difusión y multicast 7-6

7 Tabla de reenvío en un Switch Dirección MAC B C-60-7C C-02 Puerto

8 Mejoras al STP Revisar de acuerdo a las marcas Por ejemplo, en Cisco PortFast UplinkFast y Backbone Fast Detección de enlace unidireccional Loop Guard 7-8

9 Enlaces Redundantes Nivel de Núcleo X Nivel de Distribución Switch B Switch C Nivel de Acceso Enlace primario Switch A X Enlace secundario X = bloqueado por STP Si un enlace falla, cuánto tarda el STP en recuperarse? Usar UplinkFast para acelerar la convergencia 7-9

10 Protocolos de Transporte de Información de VLANs IEEE 802.1Q Estándar de IEEE Protocolo de marcado (tagging protocol) Inter-Switch Link (ISL) Propiedad de Cisco Protocolo de marcado (tagging protocol) VLAN Trunk Protocol (VTP) Protocolo de gestión de VLANs 7-10

11 Selección de Protocolos de Enrutamiento Todos tienen la misma meta general: Compartir información sobre alcanzabilidad entre routers Se diferencian en varios aspectos: Interiores vs exteriores La métricas que soportan Dinámicos vs Estáticos vs Ruta por defecto Vector de Distancias vs Estado de Enlaces Basados en clases o con máscara Escalabilidad 7-11

12 Protocolos Interiores vs Exteriores Los protocolos de enrutamiento interiores se usan dentro de un sistema autónomo Los protocolos exteriores se usan entre sistemas autónomos Sistema autónomo (dos definiciones frecuentes): Conjunto de routers que presentan una política común de enrutamiento entre ellos Una red o conjunto de redes que están bajo el control administrativo de la misma entidad 7-12

13 Protocolos Interiores vs Exteriores 7-13

14 Protocolos Interiores vs Exteriores 7-14

15 Métricas de Protocolos de Enrutamiento Métrica: factor usado por un algoritmo de enrutamiento para decidir qué rutas son mejores Ejemplos de métricas: Ancho de banda - capacidad Retardo - tiempo Carga cantidad de tráfico de red Confiabilidad tasa de errores Número de saltos número de routers que un paquete debe atravesar antes de llegar a su red de destino Costo valor arbitrario definido por el protocolo o el administrador 7-15

16 Algoritmos de Enrutamiento Enrutamiento estático Calculado con anticipación, fuera de línea Enrutamiento por defecto Si no reconoces el destino, envíalo al router X Protocolo de enrutamiento dinámico Algoritmos de Vector de Distancias Algoritmos de Estado de Enlaces Otros Por ejemplo, enrutamiento por demanda, de Cisco Enrutamiento para redes sencillas (hub-and-spoke) Usa un protocolo de descubrimiento (Cisco Discovery Protocol, CDP) 7-16

17 Ejemplo Ruta Estática Router A Router B Router C s0 s0 s0 s1 e0 e0 e Host A Host B Host C RouterA(config)#ip route Envía paquetes de la subred 50 a (Router B) 7-17

18 Ejemplo Ruta por Defecto Router A Router B Router C s0 s0 s0 s1 e0 e0 e Host A Host B Host C RouterA(config)#ip route Si no sigue ninguna otra ruta, enviar a (Router B) 7-18

19 Enrutamiento de Vector de Distancias El router mantiene una tabla de rutas que tiene redes conocidas, la dirección (vector) a cada red, y la distancia a cada red El router periodicamente (p.e cada 30 segundos) transmite la tabla de rutas vía un paquete de difusión que le llega a todos los routers de los segmentos locales El router actualiza la tabla de rutas, si es necesario, basándose en la información recibida 7-19

20 Tablas de Rutas de Vector de Distancias router A router B Tabla de Rutas del router A Red Distancia Enviar a Port router B Tabla de Rutas del router B Red Distancia Enviar a Port router A 7-20

21 Enrutamiento de Estado de Enlaces Los routers envían actualizaciones sólo cuando hay un cambio Un router que detecta un cambio crea un anuncio de estado de enlaces (LSA) y lo envía a sus vecinos Los vecinos propagan el cambio a sus vecinos (inundación) Los routers actualizan su base de datos topológica, si es necesario 7-21

22 Enrutamiento de Estado de Enlaces 7-22

23 Estado de Enlaces vs Vector de Distancias El algoritmo de Vector de Distancias mantiene una lista de redes, con el siguiente salto y una métrica de distancia Los algoritmos de Estado de Enlaces mantienen una base de datos de routers y enlaces entre ellos Los algoritmos de estado de enlaces representan la red como un grafo, no como una lista Cuando ocurren cambios, los algoritmos de estado de enlaces aplican el algoritmo de camino mínimo de Dijkstra entre cada par de nodos 7-23

24 Elección de protocolo de enrutamiento dinámico Vector de Distancias Simple, topología plana Topología Hub-and-spoke No necesita administradores de red muy experimentados Adecuado si el tiempo de convergencia no importa mucho Estado de Enlaces Topología jerárquica Requiere administradores con más experiencia Adecuado si el tiempo de convergencia es crítico 7-24

25 Protocolos Dinámicos de Enrutamiento en IP Vector de Distancias RIP (Routing Information Protocol) Versiones 1 y 2 IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) EIGRP (Enhanced IGRP) BGP (Border Gateway Protocol) Estado de Enlaces OSPF (Open Shortest Path First) IS-IS (Intermediate System-to- Intermediate System) 7-25

26 Protocolos Dinámicos de Enrutamiento en IP Dynamic Routing Protocols Intradomain or Interior Interdomain or Exterior Distance Vector Link State Path Vector Standard Proprietary Standard Proprietary Standard HELLO 1 IGRP 1 OSPF NLSP 1 EGP 1 RIP V1 1 EIGRP IS-IS BGP RIP V2 1 No Longer Used 7-26

27 RIP (Routing Information Protocol) El primer protocolo de enrutamiento estándar desarrollado para TCP/IP RIP Versión 1 está documentado en RFC 1058 (1988) RIP Versión 2 está documentado en RFC 2453 (1998) Fácil de configurar y mantener Difunde su tabla de rutas cada 30 segundos; 25 rutas por paquete Usa una métrica simple (número de saltos) para medir la distancia a una red de destino; el máximo número de saltos es

28 Características de RIP Versión 2 Incluye la máscara de sub-red en las actualizaciones de rutas Soporta enrutamiento de prefijo (sin clases, superredes) Soporta enmascaramiento de sub-red de longitud variable (VLSM) Incluye un método simple de autenticación RIPv1 está en desuso. 7-28

29 IGRP resuelve problemas en RIP Limite de 15 saltos en RIP IGRP soporta 255 saltos RIP usa métrica úniac (cuenta saltos) IGRP usa ancho de banda, retardo, disponibilidad y carga (por defecto las 2 primeras) RIP actualiza cada 30 segundos IGRP cada

30 EIGRP (Cisco) Se ajusta a los cambios en la red muy rápido Las actualizaciones incrementales solo contienen cambios, no las tablas completas. Transferencia fiable de actualizaciones Router hacer un seguimiento de las tablas de los vecinos y los usa como sucesor factible. Misma métrica que IGRP, pero mayor granularidad (32 bits en vez de 24 bits) 7-30

31 OSPF (Open Shortest Path First) Estándar abierto, definido en RFC 2328 Se adapta a los cambios rápidamente Soporta redes muy grandes No usa mucho ancho de banda Autentica los mensajes del protocolo para cumplir metas de seguridad 7-31

32 Métrica OSPF Usa un valor (adimensional) llamado Costo. El administrador de la red asigna un Costo OSPF a cada interfaz de router en el camino a una red. Mientras más bajo es el Costo más probable es que esa interfaz se elija para reenviar el tráfico. En ocasiones hay costos por defecto. En un router Cisco, Costo=100,000,000/ancho de banda de la interfaz (una interfaz ethernet de 100-Mbps tiene Costo=1) 7-32

33 Areas OSPF conectadas a través de routers de Borde de Area (ABR) Area 0 (Backbone) ABR ABR ABR Area 1 Area 2 Area

34 IS-IS Intermediate System-to-Intermediate System Protocolo de estado de enlaces Diseñado por ISO para protocolos OSI El IS-IS Integrado también maneja IP 7-34

35 BGP, Border Gateway Protocol Permite a los routers de diferentes sistemas autónomos intercambiar información de enrutamiento Protocolo de enrutamiento exterior Usado en Internet por una gran cantidad de ISPs y compañías grandes Soporta agregación de rutas La métrica principal es la longitud de la lista de números de sistemas autónomos, aunque BGP también tiene enrutamiento basado en políticas 7-35

36 Distancia Administrativa Si el router tiene más de una ruta con la misma dirección de red, aprendida por métodos distintos (estática, directamente conectada, RIP, BGP, etc ), debe decidir cual tiene prioridad sobre la otra. La métrica de cada algoritmo no se puede usar, puesto que no son comparables entre ellos. La respuesta está en la Distancia Administrativa, un valor asignado en función de cómo se añadió esa ruta. 7-36

37 Distancia Administrativa (valores por defecto) 7-37

38 Multiples rutas con mismo coste Si el router tiene varias rutas a la misma subred y con el mismo coste, se agregan todas en la tabla y hace balanceo de carga sobre cada una de ellas, enviando los paquetes de manera alternativa por los distintos interfaces de red. Por defecto, hasta un máximo de 4 rutas se agregan de esta manera. Configurable con el valor maximumpath del protocolo de enrutamiento. 7-38

39 Multiples rutas con mismo coste 7-39

40 Resumen La selección de protocolos de conmutación y enrutamiento debería basarse en el análisis de Metas Escalabilidad y características de rendimiento de los protocolos En switchs modernos se usan puentes transparentes Otras opciones involucran mejoras al STP y protocolos para transportar información de VLANs Hay dos tipos principales de protocolos enrutamiento y varias alternativas dentro de cada tipo 7-40

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