Redes LAN y WAN UNIDAD. Redes WAN. Routing. Clase 3 Clase 4 Clase 5 Clase 6

Transcripción

1 Redes LAN y WAN UNIDAD 5 Redes WAN. Routing Clase 3 Clase 4 Clase 5 Clase 6

2 Exposición Routing La determinación de la ruta óptima para alcanzar un destino requiere un conocimiento profundo por parte del router de la topología de la red. En el momento en el que el router conoce la topología de la red y los diferentes caminos por los que puede discurrir la información, entonces, decide la ruta preferida en ese momento y en esas condiciones. Una vez decidida la ruta, el paquete se sitúa en la interfaz de salida a esa ruta (switching). Para poder realizar un routing de calidad es necesario que haya una coherencia en el esquema de direccionamiento de las redes. Encaminamiento dinámico y estático El encaminamiento estático es aquel encaminamiento administrado por un administrador de forma manual. El encaminamiento dinámico se establece una vez que el administrador ha ingresado en el router los comandos apropiados para que éste sea capaz de intercambiar información con los routers vecinos y sea capaz de descubrir por sí sólo la ruta para cada uno de los posibles destinos de la internetwork. Por qué utilizar encaminamiento estático? Seguridad: el administrador de la red puede querer ocultar información de la red que no quiere que otros routers aprendan mediante encaminamiento dinámico. Sólo existe una ruta: si sólo existe una ruta a un destino es preferible el encaminamiento estático, debido a que el encaminamiento dinámico tiene un gasto (principalmente de CPU y de ancho de banda) que no es necesario utilizar.

3 Cómo se utiliza una ruta predeterminada Una ruta predeterminada se utiliza cuando disponemos de una red controlada en la cual conocemos todas las redes que existen en ella y queremos acceder a otra red. Mantener en todas las redes privadas una tabla con todas las redes de Internet no es ni viable ni razonable. Por qué es necesario el encaminamiento dinámico? En la imagen se ve que el enlace que une A y C se ha caído, entonces el router A tiene que buscar un camino alternativo (protocolo de encaminamiento dinámico) en el caso que se quiera un balaceo de carga para distribuir el tráfico entre varios interfaces. El encaminamiento dinámico depende de: Mantenimiento de la tabla de routing. Distribución del conocimiento de la topología de red a otros routers. Para poder disponer de encaminamiento dinámico precisamos disponer de un protocolo de routing dinámico, el cual se tiene que comunicar con los vecinos. Un protocolo de encaminamiento dinámico define las reglas por las cuales se rige el intercambio de información de routing con los vecinos: Cómo se envían las actualizaciones. Qué conocimientos contienen dichas actualizaciones. Cuándo se envían esos conocimientos. Cómo se ubican los receptores de las actualizaciones.

4 Determinación de distancias según la métrica Cada protocolo de routing ejecuta su propio algoritmo para determinar la ruta óptima. Cada algoritmo determina la ruta óptima de una forma diferente utilizando métricas: Ancho de Banda: capacidad de transmisión de un enlace. Retraso: lo que tarda en mover la información por el enlace. Carga: la cantidad de tráfico que hay en el enlace. Fiabilidad: la probabilidad de errores en ese enlace. Número de Saltos: la cantidad de nodos intermedios hasta el destino. Pulsos: retraso de un enlace utilizando pulsos IBM (55 microsegundos). Coste: valor arbitrario obtenido con cualquier ponderación de las métricas anteriores. Tiempo de Convergencia El tiempo de convergencia podemos definirlo como el tiempo que tardan los routers en conocer la topología de la red una vez que ha habido un cambio. El tiempo de convergencia depende del algoritmo utilizado y, por tanto, depende del protocolo de encaminamiento que se esté utilizando. Actualizaciones de enrutamiento: la actualización de rutas en un protocolo de enrutamiento es proporcionada por el conocimiento de los vecinos. Entre los vecinos se van intercambiando la información de la topología de red y, al cabo de unos cuantos intercambios, todos los routers llegan a conocer la topología de la red. Esto es el tiempo de convergencia.

5 2.12. Protocolos de enrutamiento Clases de Protocolos de enrutamiento Vector Distancia Estado del Enlace Híbridos Equilibrados Determina dirección (vector) y distancia. Conoce la topología completa de la red. Combinan los protocolos vector distancia y los protocolos de estado del enlace. Protocolos de vector distancia Lo primero que hacen los protocolos de vector es identificar las redes conectadas directamente, a las cuales les asigna un coste 0. A partir de aquí, los routers describen el coste a cada una de las redes basándose en la información que reciben de cada vecino. Al igual que con el proceso de descubrimiento de la red, las actualizaciones se van intercambiando gradualmente. Este intercambio hace que se vaya actualizando la tabla de encaminamiento también de forma gradual. En el caso en el que se pueda producir un bucle, probablemente se anunciarán rutas erróneas. Soluciones a los problemas de los bucles: Los protocolos de vector distancia utilizan los siguientes métodos para eliminar los bucles:

6 El problema de la cuenta a Infinito: se pueden producir bucles infinitos para llegar al enlace caído, una solución podría ser definir un máximo. Pero sigue sin ser una solución adecuada. El Horizonte Dividido: sigue la norma de que no es conveniente devolver una información sobre una ruta a la dirección desde la que ha llegado. Temporizadores de Espera: Los temporizadores de espera se emplean para prevenir que los mensajes regulares de actualización se reintegren a una ruta que podría haber ido mal. Estos temporizadores se utilizan cuando un enlace se levante y se caiga frecuentemente (flapping) y se hace para no recalcular la tabla de encaminamiento continuamente, ya que puede llegar a provocar una sobrecarga en los routers. Funcionamiento: o Si un enlace se cae se pone en marcha el temporizador. o Si se recibe una ruta peor por otro interfaz se ignora. o Si se recibe una ruta mejor por otro interfaz se asume. o Si el enlace se levanta se elimina el temporizador. o Si el enlace no se levanta se marca como enlace inaccesible y se anuncia al resto de los routers.

7 Protocolos de estado de los enlaces Además de los algoritmos de vector distancia también se utilizan los algoritmos de estado del enlace, conocidos por SPF (Shortest Path First). Están basados en el algoritmo del fallecido matemático Edsger Wybe Dijkstra, el cual lleva como nombre su apellido. Mientras los algoritmos de vector distancia no tienen un conocimiento de los routers que no son sus vecinos, estos algoritmos mantienen un conocimiento de toda la red. Este tipo de algoritmos utilizan: Publicaciones del estado del enlace (LSA). Una base de datos de topología. Un algoritmo SPF y el árbol SPF resultante. Una tabla de encaminamiento con las rutas y puertos de cada red. En este tipo de protocolos todos los routers tienen una idea común de la topología de la red. Los routers intercambian LSA. Todos los routers construyen su base de datos de topología completa. El algoritmo SPF calcula los caminos a cada uno de los puntos de la red colocándose él como router raíz. El router selecciona los mejores caminos y los añade a su tabla de enrutamiento. En el momento en el que un router detecta un cambio en la topología, lo anuncia al router designado (DR) mediante un LSA. El DR inunda por toda la red este cambio mediante LSAs. Cada router manda un LSA a los demás routers para anunciar el estado de sus vecinos (si se han caído o no). Cuando reciben un LSA lo registran en su base de datos para recalcular mediante SPF la tabla de encaminamiento.

8 Vector Distancia Vista de la topología de la red desde la perspectiva del vecino. Añade vectores de distancias de router a router. Frecuentes actuaciones periódicas, convergencia lenta. Pasa copias de la tabla de enrutamiento a los routers vecinos. Estado del Enlace Consigue una vista común de toda la topología de la red. Calcula la ruta más corta hasta otros routers. Actualizaciones activadas por eventos, convergencia rápida. Pasa las actuaciones de enrutamiento de estado del enlace a los otros routers. Protocolos Híbridos Además de los protocolos de estado del enlace y de los protocolos de vector distancia también disponemos de los protocolos de enrutamiento híbridos equilibrados. Utilizan la métrica de los protocolos vector distancia, sin embargo, utilizan en las actualizaciones de los cambios de topología, bases de datos de topología, al igual que los protocolos de estado del enlace. Un ejemplo de protocolo híbrido sería EIGRP RIP versión 1. RIP versión 2 RIP son las siglas de Routing Information Protocol (Protocolo de información de encaminamiento). Es un protocolo de pasarela interior o IGP (Internal Gateway Protocol) utilizado por los routers (enrutadores), aunque también pueden actuar en equipos, para intercambiar información acerca de redes IP. RIP utiliza UDP para enviar sus mensajes y el puerto bien conocido 520. RIP calcula el camino más corto hacia la red de destino usando el algoritmo del vector de distancias. La distancia o métrica está determinada por el número de saltos de router hasta alcanzar la red de destino. RIP tiene una distancia administrativa de 120 (la distancia administrativa indica el grado de confiabilidad de un protocolo de

9 enrutamiento, por ejemplo, EIGRP tiene una distancia administrativa de 90, lo cual indica que a menor valor mejor es el protocolo utilizado) RIP no es capaz de detectar rutas circulares, por lo que necesita limitar el tamaño de la red a 15 saltos. Cuando la métrica de un destino alcanza el valor de 16, se considera como infinito y el destino es eliminado de la tabla (inalcanzable). La métrica de un destino se calcula como la métrica comunicada por un vecino más la distancia en alcanzar a ese vecino, teniendo en cuenta el límite de 15 saltos. Las métricas se actualizan sólo en el caso de que la métrica anunciada más el coste en alcanzar sea estrictamente menor a la almacenada. Sólo se actualizará a una métrica mayor si proviene del enrutador que anunció esa ruta. Las rutas tienen un tiempo de vida de 180 segundos. Si pasado este tiempo, no se han recibido mensajes que confirmen que esa ruta está activa, se borra. Estos 180 segundos, corresponden a 6 intercambios de información. Especificado en el RFC 1058 Se basa en la filosofía de vector distancia Características de RIP versión 1 Utiliza como métrica el concepto de salto (hop) El número máximo de saltos permitidos es 15 Se actualiza cada 30 segundos Es un protocolo classful, no soporta VLSM Las actualizaciones son por broadcast y no soporta autenticación

10 Especificado en el RFC 1721, 1722 y 2453 Se basa en la filosofía de vector distancia Características de RIP versión 2 Utiliza como métrica el concepto de salto (hop) El número máximo de saltos permitidos es 15 Se actualiza cada 30 segundos Es un protocolo classful y soporta VLSM Las actualizaciones son por multicast ( ) y soporta autenticación MD5 y texto plano EIGRP EIGRP (Extended Interior Gateway Routing Protocol) es la versión extendida de IGRP. Es un protocolo de encaminamiento híbrido, propiedad de Cisco Systems, que ofrece lo mejor de los algoritmos de vector de distancias y del estado de enlace. Se considera un protocolo avanzado que se basa en las características normalmente asociadas con los protocolos del estado de enlace. Algunas de las mejores funciones de OSPF, como las actualizaciones parciales y la detección de vecinos, se usan de forma similar con EIGRP. Sin embargo, EIGRP es más fácil de configurar que OSPF. EIGRP mejora las propiedades de convergencia y opera con mayor eficiencia que IGRP. Esto permite que una

11 red tenga una arquitectura mejorada y pueda mantener las inversiones actuales en IGRP. EIGRP al igual que IGRP usa el siguiente cálculo de métrica: Métrica= [K1 * ancho de banda + ((K2 * ancho de banda)/(256-carga)) + (K3 * retardo)]*[k5/(confiabilidad + K4)] Los routers EIGRP mantienen información de ruta y topología a disposición en la RAM, para que puedan reaccionar rápidamente ante los cambios. Al igual que OSPF, EIGRP guarda esta información en varias tablas y bases de datos. Las rutas reciben un estado y se pueden rotular para proporcionar información adicional de utilidad. EIGRP mantiene las siguientes tres tablas: Tabla de vecinos: cada router EIGRP mantiene una tabla de vecinos que enumera a los routers adyacentes. Esta tabla puede compararse con la base de datos de adyacencia utilizada por OSPF. Existe una tabla de vecinos por cada protocolo que admite EIGRP. Tabla de topología: se compone de todas las tablas de encaminamiento EIGRP recibidas de los vecinos. EIGRP toma la información proporcionada en la tabla de vecinos y en la tabla de topología y calcula las rutas de menor costo hacia cada destino. EIGRP rastrea esta información para que los routers EIGRP puedan identificar y conmutar a rutas alternativas rápidamente. La información que el router recibe de los vecinos se utiliza para determinar la ruta del sucesor, que es el término utilizado para identificar la ruta principal o la mejor. Esta información también se introduce a la tabla de topología. Los routers EIGRP mantienen una tabla de topología por cada protocolo configurado de red (como IP, IPv6 o IPX). La tabla de enrutamiento mantiene las rutas que se aprenden de forma dinámica. Tabla de encaminamiento: contiene las mejores rutas hacia un destino. Esta información se recupera de la tabla de topología. Los routers EIGRP mantienen una tabla de encaminamiento por cada protocolo de red.

12 Cuando no se encuentra un camino alternativo con la información disponible localmente (en terminología EIGRP, no se encuentra un sucesor factible), se desencadena el algoritmo DUAL (Diffusing Update ALgorithm), que es el proceso de búsqueda de rutas alternativas de EIGRP. Búsqueda de rutas alternativas (algoritmo DUAL) El router que ha detectado la caída marca la ruta como parte del proceso de recálculo (la marca como activa, o perteneciente a un proceso de activo de recálculo, como opuesto al proceso pasivo de recibir las tablas de encaminamiento de los vecinos, el proceso estándar). A continuación, pregunta a todos sus vecinos (menos al que está caído) por una ruta alternativa para llegar a ese destino. Cada vecino que recibe una pregunta por una ruta, mira en su tabla de encaminamiento si tiene alguna ruta para llegar a ese destino que no sea el vecino que pregunta. Si la encuentra, contesta al vecino con ese dato y el proceso se acaba. Si no la encuentra, marca a su vez la ruta como activa y pregunta a todos los vecinos menos el que originó la pregunta por una ruta alternativa. Si no tiene vecinos, responde que no encuentra una ruta. Así, la pregunta se va difundiendo (lo que da origen al nombre del algoritmo) por toda la parte de la red que sigue accesible, hasta que se encuentra una ruta alternativa o se determina que la ruta no está accesible porque todos los vecinos responden negativamente OSPF Open Shortest Path First (OSPF) es un protocolo de encaminamiento jerárquico de pasarela interior o IGP (Interior Gateway Protocol), que usa el algoritmo Dijkstra enlace-estado (LSA - Link State Algorithm) para calcular la ruta más corta posible. Usa cost como su medida de métrica. Además, construye una base de datos enlace-estado idéntica en todos los encaminadores de la zona.

13 OSPF propaga anuncios del estado del enlace (LSAs) para mantener las actualizaciones la tabla de routing. Los LSAs son inundados a todos los routers OSPF del área. La base de datos del enlace de OSPF se crea con los LSAs generados por los otros routers OSPF. OSPF utiliza el algoritmo SPF para calcular el camino más corto a un destino. Enlace = Interfaz del router. Estado = descripción de un interfaz y su relación con los routers vecinos. Estándar Abierto (RFC 2328), rápida respuesta ante cambios de topología, protocolo de Routing de estado del enlace. Consiste en áreas y sistemas autónomos. Minimiza el tráfico de actualizaciones de routing. Se ejecuta en cada router y calcula las rutas con un coste acumulativo. Coste = 108/ancho_de_banda (bps).

14 2.16. Redistribución Muchas veces no es posible utilizar sólo un protocolo de enrutamiento debido al tamaño de nuestra red. En otros casos, los protocolos IGP deben tener un mecanismo para informar de todas sus rutas a protocolos EGP que las necesitan para enrutar hacia diferentes sistemas autónomos o incluso, simplemente, queremos migrar de un protocolo de enrutamiento a otro. Si la organización está ejecutando varios protocolos de routing, es necesario encontrar la forma de pasar las redes aprendidas de un protocolo a otro. Este proceso se llama redistribución. La redistribución se utiliza cuando un router está recibiendo información de redes remotas desde varias fuentes. Un protocolo de routing únicamente propaga aquellas redes que han sido aprendidas por su propio proceso. Cuando no hay comparación de información de la red entre procesos de routing se llama Ships in the Night (SIN). Existen muchos protocolos de routing para IP que utilizan métricas distintas y con la redistribución tenemos que traducir esas métricas. Los problemas empiezan cuando se redistribuye sin ninguna configuración adicional, ya que la métrica no tiene punto de referencia o seed metric para calcular la

15 métrica. La seed metric se asigna a todas las rutas recibidas a través de redistribución. Como las métricas difieren entre protocolos, la selección basada en la métrica no soluciona el problema, sin embargo, disponemos de otro método para solucionar el problema, la distancia administrativa. La distancia administrativa determina la selección entre protocolos de routing y la métrica escoge el camino dentro del protocolo. Fuente del routing Distancia administrativa Interfaz conectado directamente o ruta estática 0 que identifica la interfaz de salida en vez del siguiente salto. Ruta estática. Contamos el siguiente salto. 1 Ruta EIGRP sumarizada 5 BGP Externo 20 EIGRP 90 IGRP 100 OSPF 110 RIP 120 EIGRP Externo 170 BGP Interno Protocolos externos Hacen referencia a los protocolos usados fuera de un sistema autónomo. Los protocolos externos más utilizados son: BGP EGP

16 Sirven para enrutar entre distintos sistemas autónomos de manera que dentro del sistema autónomo trabajan los protocolos de enrutamiento IGP y a su vez para enrutar los sistemas autónomos entre sí se utilizan los EGP. Un Sistema Autónomo (Autonomous System, AS) es un conjunto de redes y dispositivos router IP que se encuentran administrados por una sola entidad (o en algunas ocasiones por varias) que cuentan con una política común de definición de trayectorias para Internet. Ver RFC1930 para obtener información detallada acerca de esta definición. Los Sistemas Autónomos se comunican entre sí mediante protocolos BGP y se intercambian el tráfico de Internet que va de una red a la otra. A su vez, cada Sistema Autónomo es como una Internet en pequeño, ya que normalmente tiene nodos físicamente separados. Un Sistema Autónomo está formado por otras redes más pequeñas, las cuales pueden ser también conjuntos de redes y así sucesivamente hasta llegar al nivel mínimo que es la red local o el equipo individual de un usuario. Por tanto, un Sistema Autónomo es una red componente de Internet en el máximo nivel jerárquico. Internet es simplemente el resultado de la agregación de Sistemas Autónomos conectados entre sí BGP Border Gateway Protocol o protocolo de pasarela externa está definido en el RFC 1771 y provee intercambio de información entre SA. Routers que pertenecen al mismo SA e intercambian información de BGP, están hablando BGP interno (IBGP). Routers que pertenecen a diferente SA e intercambian información de BGP, están hablando BGP externo (EBGP). Actualmente, se utiliza la versión 4. Utiliza el protocolo TCP como protocolo de transporte (puerto 179). A dos routers que tengan abierta una sesión de TCP con el propósito de intercambiar información de ruteo, se les conoce como vecinos o peers. Dentro de un mismo SA, los vecinos de BGP pueden o no pueden estar directamente conectados.

17 La información de ruteo consiste de una serie de números de SA s que describen la ruta completa hacia una red destino. Los vecinos de BGP inicialmente intercambian sus tablas de ruteo completas (tablas de ruteo de BGP). También intercambian Updates incrementales, mensajes de keepalive y mensajes de notificación. Anuncio de Redes Si una red reside dentro de un AS, se dice que esta red se origina en él. Para informar a otros AS s sobre ella, hay que anunciarla. Las redes se pueden anunciar de tres maneras: Por redistribución de rutas estáticas. Por redistribución de rutas dinámicas. Manualmente, utilizando el comando network. Atributos de BGP Se define a BGP como un path vector protocol. BGP es sumamente flexible (a costa de aumentar su complejidad), permite variar diferentes atributos como: AS_PATH (transitivo). Weight (no transitivo, local al router).

18 MED (transitivo al siguiente AS, siempre que esté habilitado). Local_Preference (Trasitivo pero sólo al AS). Comunidades (Transitivo). IGP: La ruta se origina en el interior del AS. Se utilizó el comando network para anunciarla. Se representa con la letra i. EGP: La ruta fue aprendida vía el protocolo EGP. Se representa con la letra e. Incompleto: El origen de la ruta es desconocido. Fue redistribuida en BGP. Se representa con el signo?. Aggregator: Es la IP del router que genero el Aggregator. Usado para resolución de problemas. No afecta en la selección de una ruta. Weight: el peso es un atributo especial de Cisco y es usado para el proceso de selección de una ruta. Es local en el router y no se propaga en los anuncios de ruteo. Rutas con mayor peso son preferidas. Por default, el peso es de para rutas que se originan en el router y 0 para otras rutas.

19 MED (Multi-Exit Discriminator): es un atributo usado para el proceso de selección de una ruta. Se propaga en los anuncios de ruteo y entre SA s. Rutas con menor MED son preferidas. Por default, el MED es de 0. Preferencia Local: la preferencia local es un atributo usado para el proceso de selección de una ruta. Es local en el SA y se propaga en los anuncios de ruteo. Rutas con mayor preferencia local son preferidas. Por defecto, la preferencia local es de 100.

20 Proceso de Selección de Ruta para BGP Si la ruta tiene un next-hop inaccesible, se tira el anuncio. Se prefiere la ruta con el peso más grande. Si son iguales, se prefiere la ruta con la preferencia local más grande. Si son iguales, se prefiere la ruta originada por BGP en el router. Si en el router no se originó, se prefiere la ruta con el AS_path más corto. Si son iguales, se prefiere la ruta con el origen más pequeño: i<e<? Si son iguales, se prefiere la ruta con el MED más pequeño. Si son iguales, se prefieren las rutas externas sobre las internas. Si siguen siendo iguales, se prefiere la ruta a través del vecino de IGP más cercano. Se prefiere la ruta con el menor identificador de vecino (Router ID).

21 + Información A fondo Práctica: Routing estático y dinámico Fuente: Rogelio Montañana En esta práctica verás cómo se monta una maqueta formada por un conjunto de routers que interconectan varias redes locales mediante un conjunto de líneas punto a punto simuladas. Utilizarán para ello PCs con sistema operativo Linux y routers del fabricante Cisco Systems. Aunque los detalles concretos de cómo se realizan este tipo de tareas son diferentes para cada fabricante, los aspectos básicos son similares en todos ellos. El artículo completo está disponible en el curso en Internet. Protocolo OSPF Fuente: José Antonio Cobano Suárez (Universidad Complutense de Madrid). Este PowrPoint ofrece información sobre el protocolo OSPF, sus características y funcionamiento. El PowerPoint está disponible en el curso en Internet. CLASE 6 + Información

22 Webgrafía BGP o Border Gateway Protocol Página de Wikipedia que explica el protocolo BGP. CLASE 6 + Información

23 Ejercicios Tabla Completa la siguiente tabla: Vector distancia Estado enlace IGP EGP Algoritmo RIP EIGRP OSPF BGP CLASE 6 Ejercicios

24 Recordar Para poder llevar a cabo su función, el router ha de tener un conocimiento exhaustivo de la red en la que trabaja. El descubrimiento de la mejor ruta puede ser realizado por el router de forma automática o puede ser introducida manualmente por un administrador. Cada protocolo de routing ejecuta su propio algoritmo para determinar la ruta óptima. Los algoritmos de enrutamiento se pueden clasificar en tres grandes grupos: vector distancia, estado del enlace e híbridos equilibrados. El algoritmo de enrutamiento RIP usa UDP por el puerto 520. RIP calcula el camino más corto hacia la red de destino usando el algoritmo del vector de distancias. La distancia o métrica está determinada por el número de saltos de router hasta alcanzar la red de destino. Esta limitado a distancias máximas de 15 saltos. EIGRP es un protocolo de enrutamiento de Cisco Systems que usa algoritmos de vector de distancias y del estado de enlace. Para lograr una rápida reacción frente a los cambios mantienen información de ruta y topología en la RAM. Mantiene tres tablas: tabla de vecinos, tabla de topología y otra de encaminamiento. OSPF es un protocolo de pasarela interior propaga anuncios del estado del enlace para mantener las actualizaciones la tabla de routing. La base de datos del enlace de OSPF se crea con las respuestas generadas por los otros routers OSPF. OSPF utiliza el algoritmo SPF para calcular el camino más corto a un destino. Border Gateway Protocol es un protocolo de pasarela externa. CLASE 6 Recordar