Modulo

Ing. LILIANA GUTIERREZ RANCRUEL

Diseño y administración de Redes

Conceptos Básicos sobre Networking

Principios básicos de enrutamiento

ContenidoProtocolos enrutadosProtocolo de enrutamiento IP

OBJETIVO Describir los protocolos enrutados (enrutables) Enumerar los pasos del encapsulamiento de datos en una

internetwork a medida que los datos se enrutan a uno o más dispositivos de Capa 3.

Describir la entrega no orientada a conexión y orientada a conexión.

Nombrar los campos de los paquetes IP. Describir el proceso de enrutamiento. Comparar y contrastar los diferentes tipos de protocolos de

enrutamiento. Enumerar y describir las distintas métricas utilizadas por los

protocolos de enrutamiento.

¿QUE ES UN PROTOCOLO?

IntroducciónProtocolo = Conjunto de reglas que

determina como se comunican los computadores entre si

Formato del mensaje Manera en que los computadores intercambian los mensajes

• Comunicación entre routers• Conocimiento rutas

datos

datos datos

datos datos

datos

datos

datos

datosdatos

datosdatos

datos datos

datos

• Envío de datos entre redes

Protocolos enrutadosProtocolos enrutados

Protocolos de enrutamientoProtocolos de enrutamiento

Protocolos Enrutados o Enrutables

Son protocolos de la capa 3 que permite que los paquetes enviados por un dispositivo sean identificados ante la red mediante el número que corresponde al host que los envía y el número de la red a la que pertenece ese Host. Ej: IP, IPX de novell Apple Talk

Protocolos Enrutados

Caracteristicas

Tiene la habilidad para asignar las direcciones de red y de hosts.

Protocolos enrutadosManejo de Identificación (RED, HOST)Máscara de Red

Protocolos enrutadosMáscara de Red

Agrupar direcciones IP secuenciales

Disminuye el tamaño de las tablas de enrutamiento

IP (Protocolo enrutado)No orientado a conexión (connectionless)Poco confiable (unreliable) Mejor esfuerzo (best-effort)

IP (Protocolo enrutado)La información fluye hacia abajo

(encapsulamiento)

Datos

Segmento

Paquete Datagramas

Trama

Bits

DireccionamientoInformación de control

Secuencia de Encapsulamiento de Routing

OSIApplication

Presentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

DATA

DATA

DATA

SEGMENT

PACKET

FRAME

BITS

Propagación y Conmutación de los paquetes

10010101

Direccionamiento Local Direccionamiento Extremo - Extremo

Propagación y Conmutación de los paquetes .. Ejemplo

IP Org198.150.11.34

IP Dest198.150.11.163

Verifica

IP Org198.150.11.34

IP Dest198.150.11.163

Verifica

Servicios de envíoNO Orientados a CONEXIÓN

Paquetes enviados por distintas rutas.NO se comunica con el destino antes de enviar el paquete.Conmutación de paquetes.

Servicios de envíoOrientados a CONEXIÓN

Establece una conexión entre remitente y destinatario antes de transferir datos.

Conmutación de circuitos (Paquetes viajan en secuencia)

Protocolo IPNo orientado a ConexiónTCP (Capa 4), añade servicios orientados a conexiónPaquete IP = Cabecera IP + Datos de capas superiores

Versión de IpFijado a 4

Longitud del encabezado IPEn palabras de 32 bitsUsualmente es 5

Conocido como Differenciated Service Code Point (DSCP)Usualmente fijado a 0Nivel de importancia asignado por un protocolo de capa superior. (Calidad de servicio)

Precedencia D T R 0 00 1 2 3 4 5 6 7 Precedencia

111 – Network Control110 – Internetwork control101 – Critical functions100 – Flash Override011 – Flash010 – Immediate001 – Priority000 – Routine

0 = Normal Delay 1= Low Delay0 = Normal Throughput 1 = High Throughput0 = Normal Reliability 1 = High Reliabitity

DTR

Protocolo IPLongitud en Bytes del paqueteHeader + Datos

Identifica el datagrama actualUsado en el re-ensamble

Los 2 primeros bits controla la fragmentación

- DF MF

0 1 2

Don’t Fragmented Flag

1 = No se fragmenta0 = puede fragmentarse

More Fragments Flag

1 = Fragmento0 = Ultimo fragmento

Protocolo IP

Usado para ensamblar los fragmentos de datagramasMedido en 8 Octetos

Ver

Source Address

Destination Address

1280 Octetos de datos

Time to Live Protocol

0 0 0 Fragment Offset = 0Id = 1956

Total Length = 1300ToSIHL

Header Checksum

FragmentaciónFragmentación

Ver

Source Address

Destination Address





Header Checksum

Ver

Source Address

Destination Address





Header Checksum

Ver

Source Address

Destination Address





Header Checksum

Protocolo IP

Número de saltos que el paquete puede recorrer

Protocolo de capa superior que está encapsulado

Checksum de la cabecera IP solamente.Recalculado en cada router

Dirección IP del nodo emisor

Dirección IP del nodo receptor

Protocolo IP

permite que IP admita varias opciones, como seguridad, Campo de longitud variable

Option Option Type Length Option Data

1 Octeto

o

Copy Class Option Number

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 - End of option list 0 0 1 - No Operation1 0 2 var Security1 0 3 var Loose Source Routing0 2 4 var Internet TimeStamp1 0 5 var Extended Security0 0 7 var Record Route1 0 8 4 Stream Identifier1 0 9 var Strict Source Routing

0 = Copy on fragmentation1 = Don’t copy en fragmentation

0 = Control2 = Debugging and Measurement

Copy Class Number Length Description

Protocolo IP

Contiene información de capa superior, longitud variable hasta un de máximo 64 Kb

Bits de rellenoGarantiza que la cabecera sea múltiplo de 32 bitsCeros

DISPOSITIVOS DE CAPA

3

RoutersUn Router es un tipo de dispositivo de internetworking que pasa paquetes de datos entre redes, basado en las direcciones de Capa 3.Un Router tiene la habilidad de tomar desiciones inteligentes de acuerdo a criterios que ayudan a escoger la mejor ruta para la entrega de paquetes en un ambiente de redes.

Bridges\Switches vs RoutersBridges y switches usan direcciones físicas, o MAC, para tomar las desiciones de envío de datos.Routers usan un esquema de direccionamiento de Capa 3 (i.e. IP), o direcciones lógicas, en vez de las direcciones MAC para tomar las desiciones.Bridges y switches son primariamente usados para conectar segmentos de una redRouters son usados para conectar redes separadas y para accesar a INTERNET.Las direcciones MAC, son asignadas por el fabricante de la NIC y son codificadas en HW dentro de la NIC. El Administrador de Red es el que usualmente asigna las Direcciones IP.

Direccionamiento Plano vs Jerárquico

Direcciones IP Direcciones MAC

Capa 3 Capa 2

Lógicas Planas

Asignada por software Impresa dentro de la NIC por el fabricante

Binario - Decimal Hexadecimal

Se pueden cambiar fácilmente por software

Solo cambia cuando se reemplaza la NIC

Direccionamiento IP

Las direcciones IP son implementadas por software, y se refieren a la dirección de la red dentro de la cual un dispositivo es localizado.

El esquema de direccionamiento IP se define de acuerdo a áreas geográficas, departamentos, pisos, etc.

Son fáciles de cambiar puesto que son configuradas por software.

Números de Red UnicosLos Routers conectan dos o mas redes únicas.

Ejemplo

RouterRed A

Red B

Red C

A1B1

C1A2

B2

Dispositivo A2 desea enviar datos al dispositivo B21. Dispositivo A2 envía datos al router

2. El Router retira el encabezado de enlace de datos (direcciones MAC de fuente y destino.)3. El Router examina las direcciones de capa de red para determinar la red destino.

4. El Router consulta su tabla de routing y envía los datos a la interfaz B1 (donde se conecta la red B al router)

Función del Router cont.

Retira el encabezado de capa de enlace que tiene la trama.

(El encabezado de capa de enlace tiene la dirección MAC del dispositivo fuente y el destino.)

Retira el encabezado de capa de enlace que tiene la trama.

(El encabezado de capa de enlace tiene la dirección MAC del dispositivo fuente y el destino.)


Examina la capa de red para saber a que red destino va dirigido el paquete.

(Esto lo realiza con la operación “and” entre la dirección origen, la máscara de red o subred, y la dirección destino)

Examina la capa de red para saber a que red destino va dirigido el paquete.

(Esto lo realiza con la operación “and” entre la dirección origen, la máscara de red o subred, y la dirección destino)


Consulta la tabla de enrutamiento para saber cual interfaz usar para enviar los datos.

La interfaz de salida del router que enlaza con la red destino B, es B1.

Consulta la tabla de enrutamiento para saber cual interfaz usar para enviar los datos.

La interfaz de salida del router que enlaza con la red destino B, es B1.

Enrutamiento

Si se desea enviar datos de una red a otra el router debe ejecutar las siguientes funciones para la selección de la ruta apropiada:Al llegar el paquete a la interfaz del router debe

extraer el encabeza de capa de enlace de datos.Debe examinar la dirección de red para determinar

cual será la red destinoConsulta la tabla de enrutamiento para determinar

por cual de sus interfaces debe enrutar el paquete. Antes de enviar el paquete el router encapsula los datos en la trama enlace de datos y reemplaza la dir. Origen de capa 2 por su propia dirección.

Interfaces del Router

S0

S1

E0

La conexión de un router con una red se denomina interfaz; también se puede denominar puerto. En el enrutamiento IP, cada interfaz debe tener una dirección de red (o de subred) individual y única.

PROTOCOLOS DE

ENRUTAMIENTO

Protocolos de EnrutamientoLuego de que los protocolos enrutables

por ejemplo IP ha definido las direcciones origen y destino para el envío de datos, le toca el turno a los protocolos de enrutamiento para decirle a los routers cual será la ruta a seguir.

Esto lo logran a través de las tablas de enrutamiento que son comparables a un mapa de rutas a seguir, los routers siguiendo criterios de escogencia seleccionan la mejor ruta.

Protocolos de Enrutamiento (2)

Formaliza el continuo intercambio de salida de información de enrutamiento entre routers.

Los mensajes denominados actualizaciones de enrutamiento pasan información que usan los algoritmos de enrutamiento para calcular la ruta destino.

Entre otras cosas informa cuales son los caminos disponibles entre los routers e indica al router cual de ellos tomar, basando su decisión en métricas definidas.

Protocolos de Enrutamiento - TiposRIP: Protocolo de información de

enrutamiento.IGRP: Protocolo de Enrutamiento de

Gateway Interior EIGRP: Protocolo de Enrutamiento de

Gateway Interior Mejorado OSPF: Primero la ruta libre más

corta(OSPF).

RIP and IGRP (Distance Vector Routing Protocol)

Protocolos de enrutamiento

Proceso se hallar la ruta más eficientede un dispositivo a otro

1) Mantener la tablas de enrutamiento y comunicar los cambios en la red a otros routers

2) Establecer el destino del paquete.

Protocolos de enrutamiento El router es un dispositivo de

capa 3, que usa una o más métricas para determinar la ruta más óptima.

Son valores usados para determinar las ventajas de una ruta sobre otra.

Los protocolos de enrutamiento utilizan varias combinaciones de métricas para determinar la mejor ruta para los datos.

Protocolos de enrutamiento Los procesos de encapsulamiento/desencapsulamiento ocurren

cada vez que un paquete atraviesa un router. (Hasta capa 3) El proceso completo en las estaciones terminales incluye todas las

7 capas OSI.

Enrutamiento vs conmutación El enrutamiento y la conmutación usan información

diferente en el proceso de desplazar los datos desde el origen al destino

Enrutamiento vs conmutación

Enrutado vs EnrutamientoProtocolo EnrutadoProtocolo Enrutado

Transportan datos a través de la red.

Todos los protocolos de red que incluye en la dirección de capa red información suficiente para entregar la información al destino.

Define el formato y uso de los campos de un paquete.

IP, IPX, DECnet, AppleTalk, XNS

Protocolo EnrutamientoProtocolo Enrutamiento permiten que los Routers elijan la

mejor ruta posible para los datos desde el origen hasta el destino.

Ofrecer procesos para compartir la información de ruta.

Permitir que los routers se comuniquen con otros routers para actualizar y mantener sus tablas de enrutamiento.

RIP, IGRP, OSPF, BGP, EIGRP

Determinación de Ruta

Proceso que se utiliza para seleccionar el siguiente salto de la ruta del paquete hacia su destino.

Los routers toman estas decisiones basándose en diferentes criterios: Ancho de banda, costo, tráfico, retardo, etc.

Determinación de ruta Ocurre en nivel 3 compara la dirección destino con

las rutas disponibles en la tabla de enrutamiento.

Enrutamiento estático (Administrador) Enrutamiento dinámico (Aprendidas

por el protocolo de enrutamiento)

Decidir por cuál puerto debe enviar un paquete en su trayecto al destino (enrutamiento de paquete)

La ejecuta el router.

Salto

Tablas de enrutamiento

Tipo de protocolo

Asociación entre destino/siguiente salto Métrica de enrutamiento

Interfaces de salida

Protocoloenrutamiento

Algoritmos y métricas de enrutamiento

Optimización Simplicidad y bajo costo Solidez y estabilidad Flexibilidad Convergencia rápida

Algoritmo enrutamiento Número (Valor métrico)

Ancho de banda Retardo Carga Confiabilidad Número de saltos Tic-tacs Costo

Objetivos de diseñoObjetivos de diseño MétricasMétricas

Métricas de EnrutamientoSon los valores que usa un protocolo de

enrutamiento para influir en la escogencia de la ruta optima.

Se almacenan en las tablas de enrutamiento.

Algunas Métricas de Enrutamiento

Coste: No es costo financiero, sino un número de costo teórico para representar el tiempo, dificultad, riesgo y otros factores relacionados con una ruta.

Distancia: No es distancia física en Km o metros de cable sino un número de distancia teórica. La mayoría de las métricas de distancia se basan en el número de saltos.

Ancho de banda: El rango de ancho de banda de una enlace de red.

Carga de tráfico: Cantidad de tráfico que viaja por un enlace durante un período de tiempo especificado.

Retardo: El tiempo entre el inicio de un ciclo de actualización de enrutamiento y el momento en el que todos los routers de una red convergen en una única topología.

Arquitectura de los protocolos de EnrutamientoExisten tres tipos básicos de arquitecturas:Vector distancia: Su cálculo se refiere al

número de saltos (routers) que debe cruzar un mensaje.

Estado de enlace: Mantienen una compleja base de datos de la topología de la red.

Híbridos: Una combinación de los métodos de distancia vectorial y de estado de enlace.

TIPOS DE ENRUTAMIENTO

Enrutamiento Dinámico vs Enrutamiento EstáticoExisten dos tipos básicos de enrutamiento:

Estático: es una ruta fija preprogramada por el administrador de red. No pueden utilizar los protocolos de enrutamiento y no se actualizan por si solas, deben actualizarse manualmente.

Dinámico: Calculan automáticamente las rutas a partir de los mensajes de actualización.

Ruteo Estático

Usos:

Para esconder partes de un internetwork (intranet) Permite al administrador a especificar que es o no mostrado

en una partición específica Para probar un enlace particular a una red Es el mejor método para mantener las tablas de ruteo

cuando hay son una ruta o camino a una red de destino en particular

Ruteo Dinámico

Dos funciones

• Mantener las tablas de ruteo

• Distribución temporizada de la información en forma de actualizaciones de rutas

Recae en los protocolos de enrutamiento para compartir la información de las rutas

Los protocols de enrutamiento definen un set de reglas usadas por el router cuando este se comunica con los ruteadores vecinos.

RIP• Es un Protocolo de enrutamiento Vector - Distancia• su única métrica es el número de saltos• Número Maximo de saltos es 15• Se Actualiza cada 30 segundos por medio de broadcast• No siempre usa la ruta más rápida para los paquetes• Genera gran cantidad de tráfico de por sus actualizaciones

Routing Indirecto

Gateway por Defecto

Router

11.0.0.2

Fuente

11.0.0.1

12.0.0.2

Destino

12.0.0.1

MAC Header IP Header

DATADestination MAC: MAC1

MAC1

MAC2

Source MAC: MAC2

Destination IP: 12.0.0.2

Source IP: 11.0.0.2

Tabla de RoutingNetwork A Network B

Network C

Router

Interface E0

Interface E1

Interface S0

Destination Network Outgoing Port

Network A

Network B

Network C

E0

E1

S0

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1 Host2

Source Destination

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.2 16.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1Host2

SourceDestination



Source MAC: MAC1


Source IP: 11.0.0.2

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.216.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1Host2

SourceDestination

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.216.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8

Router1 Routing Table

Subnet Port

2

1

3

E0

E1

S0

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1Host2

SourceDestination



Source MAC: MAC3


Source IP: 11.0.0.2

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.216.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1

Host2

Source

Destination

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.2

16.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8


Subnet Port

4

3

5

S1

E0

S0

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1Host2

SourceDestination



Source MAC: MAC5


Source IP: 11.0.0.2

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.216.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1Host2

SourceDestination

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.216.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8


Subnet Port

6

5

7

S1

E0

E1

Routing con RIP

Router 1

Router 2

Router 3

E0

E1S0

S1

E0

S0

S1 E0

E1

Host1Host2

SourceDestination



Source MAC: MAC7


Source IP: 11.0.0.2

Subnet 1

Subnet 2 Subnet 3

Subnet 4

Subnet 5 Subnet 6

Subnet 7

11.0.0.216.0.0.2

MAC1

MAC2

MAC3

MAC4 MAC5

MAC6

MAC7

MAC8

PROTOCOLOS DE GATEWAY INTERIOR (IGP) Y

PROTOCOLO DE GATEWAY EXTERIOR (EGP)

IGP y EGP Sistema autónomoSistema autónomo = Red o conjunto de redes bajo un

dominio administrativo común. (Ej Cisco corp, ETB) IGPIGP = Interior Gateway Protocol

Enrutan dentro de un sistema autónomoRIP 1, RIP 2, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS

EGP = Exterior Gateway ProtocolEnrutan entre sistemas autónomos

Interior Gateway Protocols IGP

Los Protocolos IGP enrutan datos en un sistema autónomo. Ejemplos de IGP’s son:• RIP • IGRP • EIGRP • OSPF

Los Protocolos EGP enrutan datos entre sistemas autónomos.

Los Autonomous systems son colecciones o conjuntos de redes que crean una simple internetwork.

Un ejemplo de un EGP es BGP (Border Gateway Protocol), que es el protocolo de enrutamiento exterior primario de la Internet.

Exterior Gateway Protocols EGP

Estado de enlace y Vector Distancia

Vector DistanciaVector Distancia

Dirección y distancia hacia cualquier enlace en la red

RIP, IGRp, EIGRp Poca carga CPU y Memoria Actualizaciones periódicas de las

tablas de enrutamiento.

Actualizaciones cuando hay cambios en la red.

Base de datos con la topología de la red.

Conocimiento de redes distantes. Carga de CPU y memoria OSPF, IS-IS

Estado de EnlaceEstado de Enlace

Protocolos de enrutamientoRIPRIP

Vector distancia Métrica: Saltos Máx saltos: 15 Enrutamiento con clase

RIP v2RIP v2

Vector distancia Métrica: Saltos Enrutamiento sin clase

IGRPIGRP

Vector distancia Grandes redes Varias métricas (retardo,

ancho de banda, carga, confiabilidad)

Enrutamiento con clase

EIGRPEIGRP

Vector distancia Más eficiente Rápida convergencia Híbrido

OSPFOSPF

Estado enlace IETF 1988 Redes grandes y

escalables

BGPBGP

Entre sistemas autónomos

Usado por ISPs Enrutamiento basado

en políticas y reglas

IS-ISIS-IS

Estado enlace Similar a OSPF

Enrutado vs EnrutamientoProtocolo EnrutadoProtocolo Enrutado

Transportan datos a través de la red.

Todos los protocolos de red que incluye en la dirección de capa red información suficiente para entregar la información al destino.

Define el formato y uso de los campos de un paquete.

IP, IPX, DECnet, AppleTalk, XNS

Protocolo EnrutamientoProtocolo Enrutamiento permiten que los Routers elijan la

mejor ruta posible para los datos desde el origen hasta el destino.

Ofrecer procesos para compartir la información de ruta.

Permitir que los routers se comuniquen con otros routers para actualizar y mantener sus tablas de enrutamiento.

RIP, IGRP, OSPF, BGP, EIGRP

Enrutamiento Multiprotocolo

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