Diseño y configuración de redes IP

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1 Contenido Tema 8 Diseño y configuración de redes IP Protocolos de encaminamiento Características Sistemas autónomos IGP: RIP y OSPF EGP: BGP Segunda parte 1 Ampliación interconexión de redes: Conmutadores Conmutadores de nivel 3 VLANs Ejemplos redes Red pequeña Red mediana 2 Protocolos de encaminamiento Características Los routers usan protocolos de encaminamiento para intercambiar información de actualización de las tablas de encaminamiento Estos protocolos generan una carga adicional sobre la red: En algunos casos (p.ej. RIP) la información de encaminamiento se intercambia mediante difusiones MAC Característica importante: capacidad para detectar y recuperar un fallo de interconexión Cuando todos los routers tiene las tablas actualizadas, la internet está en una situación estable (encaminamiento a través de caminos óptimos) Cuando falla un router o un enlace: hay que reconfigurar Actualizar tablas de encaminamiento Transitoriamente estado inestable: bucles, agujeros negros Tiempo de convergencia: tiempo que transcurre hasta volver al estado estable (depende del protocolo de encaminamiento y del tipo de fallo) 3 4

2 Características Algoritmos de encaminamiento Características de los protocolos de encaminamiento: Los algoritmos de encaminamiento se basan en: Vector de distancias Estado del enlace Cuándo se envía información de encaminamiento: Actualizaciones periódicas o sólo cuando hay cambios Qué información de encaminamiento se envía Toda la tabla de encaminamiento o sólo los cambios Dónde se envía la información de encaminamiento Difusiones a todos los routers o sólo a los afectados por un cambio Revisar TIN 5 6 Vector de distancias Estado del enlace La información de encaminamiento (tabla completa) se intercambia periódicamente (típ. 30 seg.) Ventajas: Simple Fácil de configurar Inconvenientes: Tablas de encaminamiento grandes Gran sobrecarga del tráfico de red Tiempo de convergencia alto No es escalable Intercambio de información sólo en los cambio de topologías, por inundación Ventajas: Tablas de encaminamiento más pequeñas Sobrecarga de red baja En estado estable no se intercambia información de encaminamiento Tiempo de convergencia bajo Escalable Inconvenientes: Complejo Difícil de configurar Uso de recursos intensivo en los routers 7 8

3 Sistemas autónomos Sistemas autónomos Internet se divide en sistemas autónomos (AS) Características: Conjunto de dispositivos de encaminamiento que utilizan un protocolo de encaminamiento común Gestionados por una única organización Excepto en momentos de fallo, el AS está conectado (grafo conectado: un camino entre cualquier par de nodos) Tres tipos de ASs AS terminal: una sola conexión otro AS, sólo lleva tráfico local. AS multiconectado: conexiones a varios ASs, pero no transporta tráfico de otros AS de tránsito: conexiones a varios ASs, transporta tráfico en tránsito AS1 AS2 AS terminal AS1 AS2 AS3 AS multiconectado AS1 AS2 AS3 AS de tránsito 9 10 IGPs y EGPs IGP: RIP Los protocolos de encaminamiento dentro de un AS se llaman Interior Gateway Protocols (IGPs) Se utilizan los siguientes IGPs: RIP (Routing Information Protocol) OSPF (Open Shortest Path First) Los protocolos de encaminamiento entre ASs distintos se llaman Exterior Gateway Protocols (EGPs) Actualmente el EGP utilizado: BGP (Border Gateway Protocol) RIP (Routing Information Protocol) RFC 1058: Protocolo de vector de distancias Métrica: Número de saltos (mínimo 1, máximo 15) 16 saltos ( = red inalcanzable) UDP, puerto 520 Difusión de tablas cada 30 segundos Rutas borradas si en 180 segundos no hay noticias Problemas: Convergencia lenta/cuenta al infinito RIP-2 soporta subredes de tamaño variable y CIDR (RFC 1723) 11 12

4 IGP: OSPF EGP: BGP OSPF (Open Shortest Path First) RFC 2328 Protocolo de estado del enlace No usa protocolo de transporte (tipo de prot. = 89) Protocolo de encaminamiento intra-sas de cualquier tamaño Jerárquico: el SA se divide en áreas Encaminamiento según el tipo de servicio (p.e. retardo bajo) del datagrama IP Equilibrado de la carga Seguridad: los intercambios entre routers están autenticados Protocolo de encaminamiento entre ASs Soporta CIDR Utiliza una variación del protocolo de vector de distancias (vector de rutas) Funciona sobre TCP (puerto 179) AS1 RIP BGP AS2 OSPF Conmutadores (swtiches) Conmutadores: características Son dispositivos de nivel 2 Son puentes multipuerto de altas prestaciones La retransmisión de tramas se hace por hardware Pueden mover tramas con latencias de µsegundos Muchos puertos: en vez de conectar grandes segmentos de red, una máquina en cada puerto (microsegmentación) no hay colisiones En el mejor caso, multiplican el ancho de banda de la red por la mitad del número de puertos Los conmutadores están reemplazando a los hubs La conmutación puede ser Cut-through: Tan pronto llega una trama por el puerto de entrada se empieza a retransmitir por el puerto de salida La decisión de retransmisión se toma después de analizar (sólo) la cabecera de la trama Puede mejorar las prestaciones, pero... No se puede comprobar el CRC se retransmiten tramas erróneas Store and forward: Se analiza la trama completa antes de retransmitirla Con implementaciones hw se consiguen latencias pequeñas Permiten transmisión full-dúplex: Dobla la velocidad de transmisión 15 16

5 Conmutadores: características Conmutadores de nivel 3 Las altas prestaciones de los conmutadores han impulsado un diseño de red más plano: más hosts por subred Pero... Los conmutadores tienen la misma limitación que los puentes: no separan los dominios de difusión Escalabilidad limitada La cantidad de difusiones aumenta con el número de hosts Las difusiones interrumpen a todos los hosts Un host mal configurado (generando difusiones) entorpece todo un dominio de difusión Son routers multipuerto Implementación hardware Pueden funcionar con latencias similares a los de nivel 2 Separan los dominios de difusión Cada puerto: un dominio de difusión VLAN VLAN VLAN (Virtual LAN) = Grupo de computadores que forma un dominio de difusión La agrupación lógica independiente de la topología física de la red Diseño con VLANs Existen diversas tecnologías, muchas propietarias También algunos estándares: 802.1Q, La creación de VLANs se hace en los conmutadores Los puertos del switch se asignan a diferentes VLANs Cada VLAN forma un dominio de difusión diferente 19 20

6 VLAN: tipos VLAN Dos tipos de VLANs: VLAN estática: El administrador de la red asigna cada puerto del switch a una VLAN Si una estación cambia de switch se requiere intervención del administrador para configurar el nuevo switch VLAN dinámica La asignación de una VLAN a un puerto se basa en la dirección MAC de la estación conectada Requiere una aplicación de gestión de VLANs donde se indica la relación (dir. MAC) VLAN Algunos swtiches permiten puertos Multi-VLAN (asignados a varias VLANs) La comunicación entre VLANs requiere un router Las estaciones en una VLAN pertenecen a una subred diferente VLAN: funcionamiento Red pequeña Hay que identificar a qué VLAN pertenece una trama: etiquetado de las tramas (packet tagging) El etiquetado se realiza en el switch origen Se asigna una etiqueta distinta dependiendo de a qué VLAN pertenece el puerto de entrada La trama lleva esta etiqueta a través de los switches que soportan las VLANs Las estaciones no requieren ninguna modificación En el último switch se quita la etiqueta y entrega la trama original a la estación destino usuarios conectados a la red 10 impresoras Conexión a la base de datos de la compañía y correo electrónic interno Conexión a Internet: Los usuarios tienen acceso a Internet Acceso al correo electrónico externo, Web y FTP En el futuro se puede implementar un sitio Web 24

7 Red pequeña: diseño físico Red pequeña: diseño lógico El switch actúa como backbone RDSI 10Mbps Mapa IP: Rangos de direcciones IP reservadas Diseño plano (sin subredes) Cableado UTP de categoría 5 Dispositivos de conexión y servidor en la misma sala Las impresoras cerca de sus usuarios Red pequeña Red de tamaño medio Direccionamiento Una dirección de red de clase C es suficiente: Para pocas máquinas Red plana Asignación estática de dir. IP Si hay previsión de crecimiento (>100) Subredes DHCP Conexión a Internet Como hemos utilizado direcciones privadas, el router tiene que tener capacidad de NAT Adquirir un bloque de 8 direcciones del ISP Si se quiere instalar un servidor web, mejor en la red del ISP usuarios Un AS/400 y 8 servidores de ficheros Windows NT 6 departamentos: Marketing Atención a clientes Contabilidad Informática Recursos humanos Ingeniería Conexión telefónica para 15 usuarios 28

8 Red de tamaño medio Red de tamaño medio Cables: Fibra óptica UTP Categoría 5 router router Multilayer Un switch multilayer (niveles 2+3) actúa como backbone Red de tamaño medio Red de tamaño medio Asignación de direcciones y nombres Hay que usar DHCP con DDNS (Dynamic Domain Name System) Estrategia de asignación: Servidores: de n.1 a n.20 (estática) Impresoras: de n.21 a n.49 (estática) Usuarios: de n.50 a n.249 (dinámica) Routers: de n.250 a n.254 (estática) Conexión a Internet En esta red los servicios IP pueden ser mantenidos dentro de la red (no en el ISP) Se usa una red perimetral SOCKS server: servidor proxy de nivel de circuito Establece conexiones a petición de los hosts internos Retransmite los paquetes de la conexión (en ambos sentidos) sin interferir en el protocolo de aplicación Hacen más que un filtrado de paquetes pero menos que un proxy de nivel de aplicación 31 32

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