Sistemas Operativos
SISTEMAS OPERATIVOS 1 Sesión No. 11 Nombre: Protocolos de enrutamiento de link-state Contextualización Qué son los protocolos Link-state? El objetivo principal es que cada router reciba información de link-state, acerca de los demás routers en un área de enrutamiento, con la información obtenida de los link-state, los router pueden crear su mapa propio de la red y poder calcular independientemente la ruta más corta y adecuada hacia la red. En esa sesión aprenderemos acerca de los conceptos y características de los protocolos de enrutamiento link-state, así como su enrutamiento e implementación, al término de esta sesión podremos enumerar los beneficios y saber cuáles son los requerimientos de dicho protocolo.
SISTEMAS OPERATIVOS 2 Introducción al Tema Los Protocolos de vector distancia tienen una tarea muy importante y es la de tomar decisiones de qué ruta elegir mediante la distancia o métrica de la red, confiando a que otro router pueda publicar la verdadera distancia hacia la red de destino. Los protocolos de link-state crean mapas topológicos de la red y cada router puede utilizar el mapa para saber qué ruta es la más corta para alcanzar el destino. Estos routers envían información sobre el estado de los enlaces a otros routers en el dominio del enrutamiento. Dichos enlaces se refieren a las redes conectadas directamente incluyendo información acerca del tipo de red y de los routers vecinos en las redes, por eso son llamados así por el estado enlace. Pero en realidad cómo se maneja un protocolo de enrutamiento link-state y aprenderemos que también se les puede llamar protocolos Shortest path first, pero también sabremos que existen dos tipos de protocolos de enrutamiento de link-state para IP uno es el OSPF y el otro IS-IS.
SISTEMAS OPERATIVOS 3 Explicación Protocolos de enrutamiento de link-state Enrutamiento de link-state Se les conoce también a los protocolos de enrutamiento de link-state como protocolos de shortest path first que se desarrollan en torno al algoritmo shortest path first (SPF). Los tipos de protocolo de enrutamiento para la IP son: Open Shortest Path First (OSPF) Intermediate-System-to-Intermediate-System (IS-IS) Estos protocolos presentan cierta complejidad acerca de los vectores de distancia equivalente, pero la funcionalidad y la configuración no son nada complejas, al igual que el algoritmo. El algoritmo SPF acumula costos a lo largo de cada ruta desde su origen hasta el destino. El proceso de enrutamiento de link-state para poder llegar al estado de convergencia es necesario: 1. La primera es que cada router tenga su propia información sobre sus enlaces, tenga sus propias redes conectadas directamente para que pueda aprender de ellas. 2. Los routers son responsables cada uno de saludar, como vimos en la sesión pasada, con sus vecinos en redes que estén conectadas directamente. 3. Cada uno de los routers crea un paquete de link-state incluyendo el estado de cada enlace que está directamente conectado, registrando la información acerca de cada vecino. 4. Cada router llena con LSP a los vecinos, para después almacenar los LSP recibidos en una base de datos.
SISTEMAS OPERATIVOS 4 5. Cada router puede utilizar la base de datos y construir un mapa completo de la topología de redes y escoger el mejor camino hacia el destino. Veremos cada una de las etapas más detalladamente. Enlace Un enlace es la interfaz en un router, debe de ser configurado adecuadamente con una dirección IP y una máscara de subred, el enlace estar en estado up para que el protocolo de enrutamiento link-state pueda aprender acerca de un enlace. La información que se maneja acerca de los estados de enlace se conoce como link-state y contiene: La información de la dirección IP de la interfaz y la máscara de subred. El tipo de red, por ejemplo Ethernet (broadcast) o enlace serial punto a punto. El costo de dicho enlace. Cualquier router vecino en dicho enlace. Envío de paquetes para saludar a los vecinos. Este paso consiste en que cada router es responsable de reunirse con cada uno de sus vecinos en redes que estén conectadas directamente, estos protocolos tienen un protocolo especial de saludo que permite descubrir a cualquier vecino en sus enlaces, como ya habíamos mencionado, los vecinos son cualquier otro router que esté habilitado con el mismo protocolo de enrutamiento. Cuando los routers de link-state igual que los EIGRP se identifican con sus vecinos y forman una adyacencia.
SISTEMAS OPERATIVOS 5 Construcción del paquete de link-state Cada router crea el paquete de link-state LSP, en el cual podemos ver el estado de cada enlace que estén conectados directamente. Una vez que se crean las adyacencias los link-state incluyen información de sus enlaces. Saturación de paquetes de link-state a los vecinos Cada router satura con LSP a los vecinos para después ser almacenado en una base de datos, cuando un router recibe un LSP de un vecino se envía este mismo a todas las interfaces. Los LSP sólo necesitan enviarse durante la puesta en marcha inicial del router y cuando hay algún cambio en la topología donde se incluye un enlace que se activa y desactiva. Construcción de una base de datos de link-state Cada router utiliza la base de datos para poder construir un mapa completo acerca de la topología y calcular el mejor camino hacia la red de destino. Cuando los routers hayan esparcido los LSP, cada uno de los protocolos tendrá uno mismo para ser almacenados y después cada uno pueda ocupar el algoritmo. Implementación de protocolos de enrutamiento de link-state La implementación de los protocolos de enrutamiento de link-state tiene algunas ventajas que son: 1. Crean un mapa topológico o árbol SPF de la topología de la red, donde se pueden intercambiar estados de enlace y poder determinar independientemente la ruta más corta. 2. Convergencia rápida, cuando se recibe un paquete de link-state saturan de inmediato todas las interfaces menos desde la que se recibió y es así que en comparación con lo de vector distancia estos protocolos de enrutamiento obtienen una convergencia rápida.
SISTEMAS OPERATIVOS 6 3. Actualizaciones desencadenadas por eventos cuando pasa la saturación de los LSP, éste solo incluye la información que se relaciona con el enlace afectado y no envían actualización periódica. 4. Diseño jerárquico las link-state crean diseños jerárquicos para las redes y permiten un mejor agregado de rutas.
SISTEMAS OPERATIVOS 7 Conclusión Aprendimos que el proceso de link-state contiene 5 etapas, la primera es que cada router obtenga la información sobre las propias redes que están conectadas, el segundo paso consiste en que cada router tiene la obligación de saludar a los vecinos, la tercera se crea un paquete de link-state donde se incluye el estado de cada enlace que está conectado directamente, el cuarto es la satura con el LSP a los vecinos para que almacenen los datos recibidos y por último cada router puede utilizar la base de datos para la construcción de un mapa y escoger la mejor ruta de destino. La implementación de los protocolos de enrutamiento se da también por medio de algunas ventajas como lo son crear el árbol SPF donde se puede intercambiar información y determinar la ruta más corta en comparación con los vectores distancia, después es la convergencia que es más rápida en comparación con los otros ya mencionados. Las actualizaciones también son una ventaja, ya que incluye la información que se relaciona con el enlace afectado, normalmente no se envían actualizaciones periódicas y por último la ventaja en comparación con el vector distancia es el diseño jerárquico, ya que permite un mejor agregado de rutas.
SISTEMAS OPERATIVOS 8 Para aprender más Árbol shortest path firs (SPF) 1 Construcción del árbol SPF Examinemos con mayor detalle la manera en que R1 construye su árbol SPF. La topología actual de R1 sólo incluye a sus vecinos. Sin embargo, al utilizar la información de link-state proveniente de todos los demás routers, R1 puede ahora comenzar a construir un árbol SPF ubicándose en la raíz de éste. Nota: el proceso que se describe en esta sección es sólo una forma conceptual del algoritmo SPF y del árbol SPF como una ayuda para volverlo más comprensible. Determinación de la ruta más corta Debido a que todos los LSP se procesaron con el algoritmo SPF, R1 construyó ahora el árbol SPF completo. Los enlaces 10.4.0.0/16 y 10.9.0.0/16 no se utilizan para alcanzar otras redes debido a que existen rutas más cortas o de menor costo. Sin embargo, dichas redes aún forman parte del árbol SPF y se utilizan para alcanzar dispositivos en dichas redes. Nota: El algoritmo SPF real determina la ruta más corta al construir el árbol SPF. Seguimos estos dos pasos para simplificar la comprensión del algoritmo. Generación de una tabla de enrutamiento desde el árbol SPF Al utilizar la información de la ruta más corta determinada por el algoritmo SPF, dichas rutas ahora pueden agregarse a la tabla de enrutamiento. Puede ver en la 1 CCNA 2. (2011) Conceptos y protocolos de enrutamiento. Documento obtenido el día 29 de octubre del 2013 de www.systemconsultores.com/.../ccna2_capitulo%2010%20protocolos...
SISTEMAS OPERATIVOS 9 figura la forma en que se agregaron ahora las siguientes rutas a la tabla de enrutamiento de R1: 10.5.0.0/16 mediante R2 Serial 0/0/0, costo = 22 10.6.0.0/16 mediante R3 Serial 0/0/1, costo = 7 10.7.0.0/16 mediante R3 Serial 0/0/1, costo = 15 10.8.0.0/16 mediante R3 Serial 0/0/1, costo = 17 10.9.0.0/16 mediante R2 Serial 0/0/0, costo = 30 10.10.0.0/16 mediante R3 Serial 0/0/1, costo = 25 10.11.0.0/16 mediante R3 Serial 0/0/1, costo = 27 La tabla de enrutamiento también incluirá todas las redes conectadas directamente y las rutas provenientes de cualquier otro origen, tales como las rutas estáticas. Los paquetes se reenviarán ahora según dichas entradas en la tabla de enrutamiento. Requisitos de un protocolo de enrutamiento de link-state Los protocolos de enrutamiento de link-state modernos están diseñados para minimizar los efectos en la memoria, el CPU y el ancho de banda. La utilización y configuración de áreas múltiples puede reducir el tamaño de las bases de datos de link-state. Las áreas múltiples también pueden limitar el grado de saturación de información de link-state en un dominio de enrutamiento y enviar los LSP sólo a aquellos routers que los necesitan. Requisitos de memoria Los protocolos de enrutamiento de link-state normalmente requieren más memoria, más procesamiento de CPU y, en ocasiones, un mayor ancho de banda que los protocolos de enrutamiento vector distancia. Los requisitos de memoria responden a la utilización de bases de datos de link-state y la creación del árbol SPF.
SISTEMAS OPERATIVOS 10 Requisitos de procesamiento Los protocolos de link-state también pueden requerir un mayor procesamiento de CPU que los protocolos de enrutamiento vector distancia. El algoritmo SPF requiere un mayor tiempo de CPU que los algoritmos vector distancia, como Bellman-Ford, ya que los protocolos de link- state crean un mapa completo de la topología. Requisitos de ancho de banda La saturación de paquetes de link-state puede ejercer un impacto negativo en el ancho de banda disponible en una red. Si bien esto sólo debería ocurrir durante la puesta en marcha inicial de los routers, también podría ser un problema en redes inestables.
SISTEMAS OPERATIVOS 11 Actividad de Aprendizaje Instrucciones: La actividad a realizar es con el fin de reforzar el tema de los protocolos de enrutamiento de link-state para que el alumno amplíe los conocimientos. Se realizará un resumen por computadora en formato PDF, mínimo dos cuartillas y se subirá a la plataforma, donde se revisarán los archivos. El resumen será de los temas de la sesión, incluyendo el apartado de para aprender más con la finalidad de extendernos más en esos temas, donde incluirás algunos dibujos alusivos a éstos. Esta actividad se tomará en cuenta lo siguiente: Carátula Resumen Conclusión
SISTEMAS OPERATIVOS 12 Bibliografía Ávalos Ortiz, V. (2011) Configuraciones Básicas de EIGRP. Video consultado de http://www.youtube.com/watch?v=wdxfuwzn6iq CCNA 2. (2011) Conceptos y protocolos de enrutamiento. Documento obtenido de www.systemconsultores.com/.../ccna2_capitulo%2010%20protocolos Gallego de Torres, A. (2003).Enrutadores Cisco. Anaya Multimedia. Herrera Pérez, E (2010).Tecnologías y redes de transmisión de datos. Editorial Limusa. Stair, R. y Reynolds, G. (2000). Principios de sistemas de información: enfoque administrativo. Editorial International Thomson Editores.