CARRERA: ING. EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

ASIGNATURA:REDES DE COMPUTADORAS II

DOCENTE: LIC. JOS LEONEL PECH MAY

ALUMNO:

MARIO A. RAMREZ ARANDA

FECHA DE ENTREGA:14/NOVIEMBRE/2014I

Datos generales:

Nombre: Mario Alfonso Ramrez ArandaMatrcula: 11070045

Nombre del curso: Redes de computadoras IINombre del profesor: Lic. Jos Leonel Pech May

Mdulos: 10 | Protocolos de enrutamiento estado enlace11 | OSPFActividad: No 1 | Ensayo

Fecha: 14 de Noviembre de 2014Equipo:

Bibliografa:

Cisco CCNA2 Corporation. (09 de Mayo de 2009). Captulo 10. Protocolos de enrutamiento de Link-State. Recuperado el 10 de Noviembre de 2014, de http://www.systemconsultores.com/data/carpetas/2/CCNA2_Capitulo%2010%20Protocolos%20de%20enrutamiento%20de%20link-state.pdfEspinoza F., J., & Valverde, M. (19 de Mayo de 2012). OSPF. Recuperado el 12 de Noviembre de 2014, de http://es.slideshare.net/EFJJavier/ospf-12988847Garca, K. (13 de Mayo de 2013). Protocolos de enrutamiento de Estado de Enlace. Recuperado el 10 de Noviembre de 2014, de https://prezi.com/-0drh9er2u48/untitled-prezi/Gil, F. H. (12 de Septiembre de 2012). Introduccin al OSPF. Recuperado el 12 de Noviembre de 2014, de www.uv.es/montanan/redes/trabajos/OSPF.docUNID. (01 de Julio de 2014). Protocolos de enrutamiento de Link-State. Recuperado el 10 de Noviembre de 2014, de http://moodle2.unid.edu.mx/dts_cursos_mdl/lic/IEL/PE/S11/PE11_Visual.pdf

Protocolos de Enrutamiento Link-StateYProtocolo OSPF

En el presente ensayo, se habla acerca de los conceptos y caractersticas de los protocolos de enrutamiento link-state, as como los pasos necesarios para llevar a cabo su enrutamiento e implementacin. Por otra parte, se explica a detalla el uso y la importancia de los LSP, de las bases de datos locales, el principal objetivo del algoritmo SPF para el desarrollo de rboles SPF y, cmo se lleva a cabo el proceso de saturacin de LSPs.

No obstante, se enumeran los beneficios respecto a los protocolos de tipo vector de distancia y se mencionan cules son los requerimientos de dicho protocolo para poder ser configurados en un router.

Ms adelante, se habla acerca de los dos tipos de protocolos link-state que existen actualmente y, todo lo relacionado con OSPF. Es decir, sus caractersticas, funcionalidades, ventajas y desventajas; as como los comandos de configuracin y de verificacin de fallos y de supervisin.

Contenido

Los protocolos de enrutamiento estado de enlace son conocidos como los protocolos de Shortest Path First (SPF) que se desarrollan en torno al algoritmo de Dijkstra.

El algoritmo SPF, acumula costos a lo largo de cada ruta desde su origen hasta el destino. El algoritmo SPF se basa en la eleccin de la mejor ruta, no tomando en consideracin la menor cantidad de saltos para llegar al destino, sino el menor costo. Su objetivo, es crear un rbol SPF o mapa de la topologa que incluye los caminos hacia las mejores rutas desde la raz del router especificado hasta el destino.

El proceso de enrutamiento de link-state para poder llegar al estado de convergencia es necesario que se realicen 5 pasos, los cuales son:1. El primero, es que cada router tenga su propia informacin sobre sus enlaces, es decir, tenga sus propias redes conectadas directamente para que pueda aprender de ellas.

2. Los routers son responsables cada uno de saludar a sus vecinos en redes que estn conectadas directamente. Esto, a travs del envo de paquetes de saludo.

3. Cada uno de los routers crea un paquete de link-state, llamado LSP, el cual, incluye el estado de cada enlace que est directamente conectado, registrando la informacin acerca de cada vecino.

Cabe recalcar, que el estado de enlace se refiere a la informacin de:

La direccin IP y su respectiva mscara de subred. El tipo de red. El costo asociado a esa red. Cualquier router vecino en dicho enlace.

4. Cada router llena con LSP a los vecinos, para despus almacenar los LSP recibidos en una base de datos local.

5. Por ltimo, cada router utiliza la base de datos para construir su propio mapa completo de la topologa de redes y escoger el mejor camino hacia el destino.

Cabe sealar, que un enlace es la interfaz en un router. Este, debe ser configurado adecuadamente con una direccin IP y una mscara de subred, el enlace debe estar en estado up para que el protocolo de enrutamiento link-state pueda aprender acerca de un enlace.

Resaltando ms a detalle los procesos que se llevan a cabo en algunos de los pasos, es preciso toma en cuenta lo siguiente: El envo de paquetes para saludar a los vecinos consiste en que cada router es responsable de reunirse con cada uno de sus vecinos en redes que estn conectadas directamente. Estos routers tienen un protocolo especial de saludo que permite descubrir a cualquier vecino en sus enlaces, como ya he mencionado, los vecinos son cualquier otro router que est habilitado con el mismo protocolo de enrutamiento.

No obstante, cuando dos routers de link-state se identifican como vecinos, forman una adyacencia, algo que sucede de forma similar con EIGRP. Dichos paquetes de saludo continan intercambindose entre dos vecinos adyacentes para supervisar el estado del vecino. Si un router deja de recibir paquetes de saludo por parte de un vecino, dicho vecino se considera inalcanzable y se rompe la adyacencia.

Cabe sealar, que en el paso 4 se establece lo que se conoce como saturacin o inundacin de LSPs, ya que cada router inunda con su informacin de link-state a todos los dems routers en el rea de enrutamiento. Siempre que un router recibe un LSP de un router vecino, enva de inmediato dicho LSP a todas las dems interfaces, excepto la interfaz que recibi el LSP.

Sin embargo, a diferencia de los protocolos de Vector-Distancia como RIP e IGRP que envan sus actualizaciones de manera peridica, los de link-state slo lo efectan de dos formas: los LSP slo necesitan enviarse durante la puesta en marcha inicial del router y cuando hay algn cambio en la topologa donde se incluye un enlace que se activa y/o se desactiva.

Resaltando la importancia de la base de datos SPF, cada router utiliza su base de datos para poder construir un mapa de la topologa completa y calcular el mejor camino hacia la red de destino. Cuando los routers hayan esparcido los LSP, cada uno de stos tendr un LSP igual para ser almacenados y, despus cada uno pueda ocupar el algoritmo. Al final, todos los router tendrn las mismas bases de datos con toda la informacin de los estados de enlace de los router de la topologa y de la informacin de su propio estado de enlace.

Pasando a otro punto, la implementacin de los protocolos de enrutamiento de link-state tienen algunas ventajas frente a los protocolos de vector de distancia a excepcin de EIGRP, el cual es un caso excepcional. Estas ventajas son:

Los protocolos de tipo estado de enlace crean un mapa topolgico o rbol SPF de la topologa de la red, donde se pueden intercambiar estados de enlace y poder determinar independientemente la ruta ms corta.

Con los protocolos de link-state ocurre una convergencia ms rpida. Cuando se recibe un paquete de link-state, gracias al proceso de saturacin de LSPs, ste inunda de inmediato todas las interface. En el instante en que un router recibe un LSP lo reenva inmediatamente a sus vecinos. Es as que en comparacin con lo de vector distancia estos protocolos de enrutamiento obtienen una convergencia ms rpida, porque un router que utiliza ese protocolo necesita procesar cada actualizacin de enrutamiento y actualizar su tabla de enrutamiento antes de saturarlas a otras interfaces

Actualizaciones desencadenadas por eventos cuando pasa la saturacin de los LSP. Estos LSPs slo incluyen la informacin que se relaciona con el enlace afectado y son enviados a los router involucrados nicamente en ese enlace.

Finalmente, los protocolos de link-state crean diseos jerrquicos para las redes que permiten un mejor agregado de rutas, una saturacin limitada de LSPs, as como la creacin de bases de datos ms pequeas y el aislamiento de los problemas de enrutamiento en reas determinadas por el diseo.

Sin embargo, a pesar de estas ventajas, el principal inconveniente de los protocolos de estado de enlace es que consumen muchos recursos del router, por lo que slo se recomiendan configurar para routers con buena implementacin de RAM y procesador. Por ejemplo, se necesitan RAM suficiente para el almacenamiento de las bases de datos locales del router y los rboles SPF. En el caso de la CPU, se requiere de un procesamiento rpido para crear el mapa topolgico completo y el rbol SPF. No obstante, para una rpida saturacin de LSPs tambin se requiere de mayor ancho de banda.

Pasando a otro tema, actualmente existen dos tipos de protocolos de estado de enlace, los cuales son: OSPF e IS-IS. Este ltimo, no se mencionar a detalle, pero su uso es especialmente implementado para topologas que involucran ISPs. Fue desarrollado por ISO.

El protocolo Open Shortest Path First por sus siglas en Ingls OSPF, es un protocolo de link-state desarrollado por el grupo de trabajadores de ingeniera de Internet en 1987. Este, es un protocolo sin clase y acepta VLSM; adems, tiene dos variantes: OSPFv2 para IPv4 y OSPFv3 para IPv6.

Segn varios autores como Cisco Corporation, OSPF fue desarrollado como reemplazo de RIP que manifestaba algunas deficiencias como: la lentitud de respuesta que se producan en la topologa y la imposibilidad de repartir el trfico entre dos enlaces por varios caminos s stos existan por la creacin de bucles que saturaban la red.

Entre las principales caractersticas de OSPF al ser un protocolo link-state que implementan el algoritmo de Dijkstra son: la respuesta rpida y sin bucles ante cambios, seguridad ante los cambios, soporte de mltiples mtricas, balanceado de carga en mltiples caminos y la escalabilidad en el crecimiento de rutas externas.

Por otra parte, OSPF admite 5 diferentes tipos de paquetes LSP; estos son: paquete de saludo que identifica a los vecinos para crear una base de datos en mapa local. El paquete de descripcin de la BD loca (DBD) que intercambia informacin para que un router pueda descubrir los datos que le faltan durante la fase de inicializacin o sincronizacin cuando dos nodos han establecido una conectividad. El paquete de peticin del estado de enlace (LSR) que se usa para pedir datos cuando un router se ha dado cuenta que le faltan en su base de datos o que estn obsoletos, durante la fase de intercambio de informacin entre dos routers. El paquete de actualizacin del estado de enlace (LSU) que se usa como respuesta a los mensajes de LSR y tambin para informar dinmicamente de los cambios en la topologa de la red. Finalmente, el paquete ACK del estado de enlace (LSAck) que se usa para confirmar la recepcin de una actualizacin del estado del enlace.

Cabe sealar, que la distancia administrativa de OSPF por defecto es de 110. A diferencia de los protocolos de enrutamiento de vector de distancia que transmiten sus actualizaciones peridicamente, OSPF lo hace cada 30 minutos, denominndose a esto actualizaciones reiteradas.

Pasando a otro punto, OSPF permite trabajar con redes de accesos mltiples, clasificando a las redes en 3 grandes categoras. Punto a punto: Una red en la que todas las parejas de routers estn unidas.

Redes broadcast: Redes que soportan ms de dos routers conectados juntos con la capacidad de direccionar un solo mensaje fsico hacia todos los routers conectados (broadcast).

Redes no-broadcast: OSPF se ejecuta de dos formas sobre estas redes. El primer modo es no-broadcast multiacceso o NBMA, que simula una operacin de broadcast para OSPF en la red. El segundo modo se llama punto-a-multipunto y trata la red como una coleccin de enlaces punto a punto. Todos los routers de una red de no difusin son vecinos.

De forma similar a EIGRP, OSPF se configura utilizando los siguientes comandos:

Router (config)#router ospf [process-id]Router (config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id

Donde:

process-id:Es el nmero que se usa internamente para identificar si existen mltiples procesos OSPF en ejecucin dentro del router. El comando process-id es un nmero entre 1 y 65535 elegido por el administrador de red. Network:Identifica las redes directamente conectadas, identificadas por medio de su correspondiente mascara de wildcard area-id:Todos los routers OSPF en la misma rea deben tener la misma informacin de link-state en sus bases de datos de link-state. Para cada red, deber identificar adems a que rea pertenece. El rea principal o de Backbone es el rea 0.

Por otro lado, la modificacin del ID de router OSPF en una direccin loopback implica definirla de la siguiente manera:Router (config)#interface loopback numberRouter (config-if)#ip address ip-address subnet-mask

La modificacin de la prioridad de router implica cambiar la prioridad OSPF de una interfaz por medio del siguiente comando:

Router (config-if)#ip ospf priority numberRouter #show ip ospf interface type number

Cade destacar, que la mtrica del protocolo de enrutamiento OSPF es a travs del costo. El coste se calcula usando la frmula 108/bandwidth donde el ancho de banda se expresa en bps. El cisco IOS determina automticamente el coste basndose en el ancho de banda de la interfaz.

Para modificar el ancho de banda sobre la interfaz utilice el siguiente comando:

Router (config)#interface [serial-port]Router (config-if)#bandwidth [bandwidth-kbps]

No obstante, en lugar del comando bandwidth se puede utilizar el comando ip ospf cost, que permite especificar el costo de una interfaz.

Router (config)#interface [serial-port]Router (config-if)#ip ospf cost [cost-number]

Por ltimo, algunos comandos para la verificacin y control OSPF son:

show ip route: Muestra la tabla de enrutamiento. show ip protocols: Permite ver que protocolos de encaminamiento hay activos listando parmetros tales como temporizadores, mtricas, filtros, etc. show ip ospf neighbors: Muestra la informacin de los vecinos OSPF. debug ip ospf events: Muestra adyacencias, DR, inundaciones etc. show ip ospf interface: Verifica los intervalos muerto y de saludo. debug ip ospf Packet: Muestra la informacin de los paquetes. debug ip ospf hello: Muestra las actualizaciones hello.

Conclusin

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace utilizan el algoritmo de Shortest Path First para crear los rboles SPF de los routers que implementan este protocolo. La principal ventaja, desde mi punto de vista, es que estos tipos de protocolo permiten la convergencia en la topologa en un menor tiempo y permite a los routers conocer de forma independiente todos los enlaces de los routers involucrados en dicha topologa de red para que estos puedan determinar las rutas ms cortas para el envo de informacin.

Por otra parte, los routers que implementan los protocolos link-state slo realizan el algoritmo SPF una vez por requisito inicial del proceso de enrutamiento. Sin embargo, en casos donde se dan cambios en la topologa, ya sea porque un enlace se activ, desactiv o modific, el algoritmo SPF vuelve a ejecutarse para cada router. Esto, es debido a que cuando un enlace se encuentra inestable, por ejemplo, los routers afectados automticamente envan sus LSP con informacin de dicho enlace afectado, por lo que, los routers que lo reciben necesitan actualizar sus bases de datos locales, volver a generar su algoritmo SPF, crear su rbol SPF y actualizar sus tablas de enrutamiento.

A diferencia de los protocolos de tipo vector de distancia, como RIP e IGRP realizan estas acciones de forma peridica cuando procesan cierta informacin. Esto, los causa demora para converger y adems, los routers que implementan este tipo de protocolo slo tienen conocimiento de sus enlaces y no aprenden ms all de sus vecinos, por lo que, necesitan tomar ms decisiones constantemente.

Cabe sealar tambin, que los protocolos de link-state utilizan nicamente el costo para determinar la mejor ruta hacia el destino y no el nmero de saltos como lo hace RIP.Otro punto importante que quiero recalcar es que, los link-state tambin tienen sus deficiencias y stas son vistas en cuanto a los recursos de los routers que lo implementan. Por ejemplo, se necesita suficiente RAM, procesador y ancho de banda para que el tiempo de la convergencia no sea un limitante.

Quiero mencionar igual que, actualmente, existen nicamente dos tipos de protocolos que implementan el link-state y son OSPF e IS-IS. Como bien se mencion arriba, OSPF es uno de los mejores protocolos de enrutamiento que usa el costo como la mtrica para determinar el mejor camino para el envo de los paquetes. Adems, compite con EIGRP ya que ambos, permiten independizar cierto nmero de routers dentro de la topologa a travs cierta configuracin ID del sistema o proceso de enrutamiento. Por ejemplo, EIGRP se basa de los sistemas autnomos y OSPF del diseo de rea; ambos utilizan los cdigos del 1 al 65335.

Esto de la configuracin del ID de rea, es una ventaja que brinda OSPF ya que al establecer reas est independizando o aislando cierto nmero de routers entre reas. Por tal razn, cuando ocurra una inestabilidad o cambio en la topologa, slo determinadas reas repiten todo el proceso desde la actualizacin de la bases de datos hasta la actualizacin de las tablas de enrutamiento, aislando as los problemas de enlaces afectados y haciendo que las bases de datos de las routers sean ms pequeos y el proceso de inundacin de LSP sea ms rpido.

Como igual se mencion arriba, la configuracin de OSPF es similar a EIGRP ya que los comandos son casi idnticos a diferencia de que OSPF implementa el ID del rea en la misma lnea de comando donde se configura las redes de los enlaces conectados directamente despus de configurar el wilcard.

Por otro lado, a travs del comando ip ospf cost [cost-number] se puede configurar el costo asociado al enlace especificado en lugar de definir el ancho de banda, que tambin es vlido ejecutar.

Finalmente, los comandos que se mencionan para realizar verificaciones de enrutamiento OSPF son similares a otros protocolos con EIGRP y RIP. Siendo los ms comunes para OSPF:

show ip protocols show ip ospf neighbors y show ip ospf interface