Unfv -Cap08- Fundamentos de Enrutamiento y Subredes

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INTRODUCCIN

explica los temas relacionados con el Protocolo Internet( IP).Se trata del protocolo mas utilizado en Internet. este tema explicara: la distribucin de IP Modificacin de la cabecera en los dispositivos de la capa 3 el esquema actual del paquete IP relacin entre los servicios de red sin conexin y orientados a la conexin diferencia entre los protocolos de enrutamiento y enrutados,etc.

Un protocolo es un conjunto de reglas basado en normas que determina como se comunican las computadoras entre s a travs de las redes, este tambin sirve como denominador comn o medio de comunicacin entre aplicaciones, host o sistemas diferentes. Ejemplo: cuando una computadora se comunica con otra, intercambian mensajes de datos.

El formato que debe tener el mensaje La forma de cmo las computadoras deben intercambiar un mensaje dentro de una actividad en particular, como envo de mensajes a travs de las redes.

Es cualquier protocolo de red que proporciona suficiente informacin en su direccin de capa de red para permitir que se enve un paquete desde un host a otro en base al esquema de direccionamiento. Los protocolos enrutados definen los formatos de campo dentro de un paquete y los paquetes se transportan generalmente desde un sistema final a otro.

Soporta un protocolo enrutado proporcionando los mecanismos necesarios para compartir la informacin de enrutamiento. Los mensajes del protocolo de enrutamiento se mueven entro los routers y este permite que los routers se comuniquen con otros routers para actualizar y mantener sus tablas. Ejemplos de protocolo de enrutamiento TCP/IP RIP IGRP EIGRP OSPF

El enrutamiento es una funcin de la capa 3 OSI y funciona como un esquema organizativo jerrquico que permite agrupar direcciones individuales para ser tratadas como una sola unidad. El dispositivo encargado de llevar el proceso es el router.El router tiene dos funciones: Mantener las tablas de enrutamiento. Cuando los paquetes llegan a una interfaz, el router debe utilizar la tabla de enrutamiento para determinar donde enviar los paquetes.

El enrutamiento es comparado con la conmutacin de capa 2que para el observador causal podra parecer que realizan la misma funcin. La principal diferencia entre los dos es que la conmutacin se produce en la capa 2 (capa de enlace de datos) del modelo OSI, mientras el enrutamiento tiene lugar en la capa 3.

Hay dos categoras de protocolos en la capa de red: enrutados y de enrutamiento. Los protocolos enrutados transportan datos a travs de una red, y los protocolos de enrutamiento permiten a los routers dirigir adecuadamente los datos desde una ubicacin a otra. Los protocolos que transfieren datos desde un host a otro a travs de un router son protocolos enrutados o enrutables.

Incluye cualquier conjunto de protocolos de red que proporcione suficiente informacin en su direccin de capa de red para permitir a un router enviarla al siguiente dispositivo y finalmente a su destino. Define el formato y uso de campos dentro de un paquete, generalmente los paquetes son transportados desde un sistema final a otro. Ejemplos de protocolos enrutados: IP e IPX, DECnet, AppleTalk, Banyan VINES y XNS(sistema de Xerox).

El enrutamiento permite a los routers enrutar protocolos enrutados despus de haberse determinado una ruta. Proporciona procesos para compartir informacin de enrutamiento Permite a los routers comunicarse con otros routers para actualizar y mantener sus tablas de enrutamiento. Ejemplos: algunos protocolos de enrutamiento que soportan protocolos enrutados IP son RIP, IGRP, OSPF, BGP, EIGRP.

DETERMINACIN DE RUTA

permite que el router evalu las rutas disponibles a un destino para establecer la mejor forma de manipular un paquete es decir utiliza para seleccionar el siguiente salto hacia el destino ultimo de un paquete.se llama tambin enrutamiento de paquete.

DIRECCIONAMIENTO DE LA CAPA DE REDEl router utiliza la direccin de red para identificar la red de destino de un paquete dentro de una red. Sin el direccionamiento de la capa de red, no puede tener lugar el enrutamiento. Los routers necesitan direcciones de red para asegurar la correcta entrega de los paquetes. Sin una estructura de direccionamiento jerarquica,lo paquetes no podran viajar a travs de una red.

LA RUTA DE COMUNICACINSu funcin de la capa de red es encontrar la mejor ruta para atravesar la red. Las rutas deben ser de forma coherente. Ventajas: Mejora el uso de ancho de banda Evita difusiones innecesarias Difusiones: utiliza una elevada cantidad de procesamiento innecesario y malgastan la capacidad de los dispositivos o enlaces que no necesitan recibir.

TABLAS DE ENRUTAMIENTOAyudan en el proceso de determinacin de la ruta, contiene informacin de ruta. Los routers hacen el seguimiento de informacin importante en sus tablas de enrutamiento: Tipo de protocolo Asociaciones destino Mtricas de enrutamiento Interfaz saliente

ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTOLos protocolos de enrutamiento tienen uno o mas de los siguientes objetivos: Optimizacin: describe la capacidad del protocolo/algoritmo de enrutamiento para seleccionar la mejor ruta dependiendo de las mtricas.

Simplicidad y baja sobrecarga: su funcionalidad se logra si los routers tienen una sobrecargar mnima de la CPU y la memoria.

Robustez y estabilidad: se debe ejecutar correctamente ante circunstancias inusuales o inesperadas, como fallos de hardware condiciones de carga altas y errores de implementacin.

ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO

Rpida convergencia: es el proceso de que todos los routers estn de acuerdo con las rutas. Flexibilidad: se debe adaptarse rpidamente a distintos cambios en la red. Cambios como el ancho de banda, tamao de la cola y retardo de la red. Escalabilidad: estn mejor diseados que otros para la escalabilidad

MTRICASLas mtricas que mas se utilizan los protocolos de enrutamiento son las siguientes:

Ancho de banda: capacidad de datos de un enlace(normalmente ,es preferible un enlace Ethernet a 10 Mbps que una lnea alquilaba a 64 Kbps) Retardo: es el tiempo necesario para mover un paquete a lo largo de cada enlace desde el origen hasta el destino. Carga: cantidad de actividad en un recurso de red, como un router o un enlace Fiabilidad: normalmente se refiere a la tasa de error de cada enlace de red

MTRICAS

Cuenta de saltos: se llama as al numero de routers que debe atravesar un paquete para alcanzar su destino. Siempre que los datos atraviesen un router se considera un salto. Coste: valor arbitrario, normalmente basado en el ancho de banda .

PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO INTERIOR Y EXTERIOR

Los protocolos de enrutamiento determinan cmo se enrutan los protocolos enrutados. IGP (Protocolos de gateway interior) y EGP (Protocolos de gateway exterior) son dos familias de protocolos de enrutamiento.

Un sistema autnomo consiste en routers que presentan una vista coherente del enrutamiento al mundo exterior. Los IGP determinan como se enrutan datos dentro de un sistema autnomo. A continuacin tiene algunos ejemplos de IGPs:

RIP . (protocolo de informacin de enrutamiento) IGRP. (protocolo de enrutamiento de gateway interior) EIGRP.(versin avanzada de IGRP ) OSPF (protocolo de enrutamiento de estado del enlace) Protocolo IS-IS (Sistema intermedio a sistema intermedio).

.

Los EGP enrutan datos entre sistemas autnomos. BGP es el mejor ejemplo de EGP(protocolo de gateway fronterizo).

PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTOLos protocolos de enrutamiento se pueden clasificar de muchas formas, como IGPs o EGPs. Otra clasificacin que describe los protocolos de enrutamiento es el vector de distancia y el estado del enlace. Mientras que IGP y EGP describen las relaciones tsicas de los routers, las categoras de vector de distancia y estado del enlace describen cmo los routers interactan entre s en trminos de actualizaciones de enrutamiento.

PROTOCOLOS POR VECTOR DE DISTANCIA

El mtodo de enrutamiento por vector de distancia determina la direccin (Vector) y la distancia (cuenta de saltos) a cualquier enlace de la red. Algunos ejemplos de protocolos por vector de distancia son los siguientes:

Protocolo de informacin de enrutamiento (RIP). Es el IGP ms comn en internet. Utiliza la cuenta de saltos como su mtrica de enrutamiento. Protocolo de enrutamiento de Gateway interior (IGRP). Cisco desarrollo este IGP para hacer frente a los problemas relacionados con el enrutamiento en redes grandes y heterogneas.

PROTOCOLOS DE ESTADO DEL ENLACE

Los protocolos de enrutamiento de estado del enlace responden rpidamente a los cambios en la red, envan actualizaciones de activacin solo cuando se ha producido un cambio en la red, y envan actualizaciones peridicas a intervalos largos de tiempo; por ejemplo, cada 30 minutos. La LSA es necesaria para asegurar que todos los dispositivos de enrutamiento actualizan sus bases de datos antes de crear una tabla de enrutamiento actualizada que refleje la nueva topologa.

IP COMO PROTOCOLO ENRUTADOIP es un protocolo de sistema de mximo esfuerzo de entrega, poco fiable, sin conexin que se utiliza en Internet. El protocolo IP toma cualquier ruta que sea ms eficaz en base a la decisin del protocolo de enrutamiento. El protocolo IP no hace ningn esfuerzo por ver si el paquete fue entregado. Esta funcin la llevan a cabo los protocolos de la capa superior.

Los paquetes IP constan de los datos de las capas superiores ms el encabezado IP. El encabezado IP est formado por lo siguiente:0 Versin 4 HLEN 8 Tipo de servicio Flags Protocolo 16 19 24 31

Longitud total desplazamiento del fragmento

Identificacin Tiempo de existencia

suma de comprobacin de la cabecera

Direccin IP de origen

Direccin IP de destinoOpciones IP (si las hay) Datos Relleno

Versin: Especifica el formato del encabezado de IP. Longitud del encabezado IP (HLEN): Indica la longitud del encabezado del datagrama en palabras de 32 bits. Tipo de servicio (TOS): Especifica el nivel de importancia que le ha sido asignado por un protocolo de capa superior en particular, 8 bits. Longitud total: Especifica la longitud total de todo el paquete en bytes, incluyendo los datos y el encabezado, 16 bits.. Identificacin: Contiene un nmero entero que identifica el datagrama actual, 16 bits.(N secuencia). Sealadores: Un campo de tres bits en el que los dos bits de menor peso controlan la fragmentacin. Un bit especifica si el paquete puede fragmentarse, y el otro especifica si el paquete es el ltimo fragmento en una serie de paquetes fragmentados. Desplazamiento de fragmentos: usado para ensamblar los fragmentos de datagramas, 13 bits. Tiempo de existencia (TTL): campo que especifica el nmero de saltos que un paquete puede recorrer. Protocolo: indica cul es el protocolo de capa superior, por ejemplo, TCP o UDP, que recibe el paquete entrante luego de que se ha completado el procesamiento IP, 8 bits. Checksum del encabezado: ayuda a garantizar la integridad del encabezado IP, 16 bits. Direccin de origen: especifica la direccin IP del nodo emisor, 32 bits. Direccin de destino: especifica la direccin IP del nodo receptor, 32 bits. Opciones: permite que IP admita varias opciones, como seguridad, longitud variable. Relleno: se agregan ceros adicionales a este campo para garantizar que el encabezado IP siempre sea un mltiplo de 32 bits Datos: contiene informacin de capa superior (mx 64 Kb).

La jerarqua original de dos niveles de Internet suponan que cada sitio tendra una red, por lo que solo necesitara una nica conexin a internet. Inicialmente, stas eran suposiciones seguras. Sin embargo, con el tiempo, la computacin en red maduro y se expandi. Hacia 1985, ya no era tan seguro suponer que una empresa tendra una solo red, ni que tuviera suficiente con una sola conexin a internet. A medida que los sitios web comenzaron a desarrollar mltiples redes, se hizo obvio para el IETF que se necesitaban algunos mecanismos para diferenciar entre mltiples redes lgicas que estaban emergiendo como subconjuntos del segundo nivel de internet. De no ser as, no podra haber un forma eficiente de enrutar datos a sistemas finales especficos en sitios con mltiples redes

Para crear la estructura de subred, los bits de host se deben reasignar como bits de red dividiendo los octetos de host. Este proceso es a veces denominado tomar bits prestados. Sin embargo, un trmino ms preciso sera prestar bits. El punto de inicio de este proceso se encuentra siempre en el bit del Host del extremo izquierdo, aquel que se encuentra ms cerca del octeto de red anterior.

La divisin en subredes se hace frecuentemente necesaria cuando las LAN estn interconectadas para formar una WAN. Por ejemplo, si se quiere conectar dos LAN en ubicaciones separadas geogrficamente, puede asignarse una subred nica a cada una de las LAN y al enlace WAN entre ellas. Puede asignarse dos routers (uno en cada LAN) para enrutar paquetes entre las LAN(subredes) Otra importante razn para utilizar subredes es reducir el tamao de un dominio de difusin. Cuando el trafico de difusin empieza a consumir demasiado del ancho de banda disponible, los administradores de redes pueden decidir reducir el tamao del dominio de difusin

La seleccin del numero de bits a utilizar en el proceso de subred depende del numero de hosts mximo que se necesita por cada subred. Independientemente de la clase de direccin IP, los ltimos 2 bits del ultimo octeto nunca pueden ser asignados a la subred(ltimos dos bits significativos) Esta mascara tambin puede representarse en el formato con barra inclinada como /27. El numero que sigue a la barra inclinada es el numero total de bits en la parte de red y en la parte de mascara de subred.

Clases de direcciones IPv4Clase

32 bitsRango

A(obsoleta)

0 Red (128)

Host (16777216)

0 - 127

B(obsoleta)

10

Red (16384)

Host (65536)

128 - 191

C(obsoleta)

110

Red (2097152)

Host (256)

192 - 223

D(vigente)

1110

Grupo Multicast (268435456)

224 - 239

E(vigente)

1111

Reservado

240 - 255

Para determinar el numero de bits a utilizar, se debe calcular cuantos hosts necesita la subred mas grande y el numero de subredes. Por ejemplo, suponga que se necesita 30 hosts y cinco subredesFormato con barra inclinada Mscara Bit Valor Total de subredes Subredes utilizables /25 128 1 128 /26 192 2 64 4 2 /27 224 3 32 8 6 /28 240 4 16 16 14 /29 248 5 8 32 30 /30 252 6 4 64 62 254 7 2 255 8 1

Total de hosts Hosts utilizables

64

32

16

8

4

62

30

14

6

2

Un modo alternativo de calcular la mascara de subred y el numero de redes consiste en utilizar las siguientes formulas: El numero de subredes utilizables es igual a 2 elevado a la potencia de los bits de subred asignados menos 2: (2potencia de bits asignados) 2 = subredes utilizables En el ejercicio: 23 2 = 6 El numero de hosts utilizables es igual a 2 elevado a la potencia de los bits restantes menos 2: (2potencia de bits restantes) 2 = hosts utilizables En el ejercicio: 25 2 = 30

CREACIN DE UNA SUBRED

Para crear subredes, se debe ampliar la parte de enrutamiento de la direccin. El campo subred representa bits de enrutamiento adicionales para que los routers dentro de una empresa puedan reconocer diferentes ubicaciones, o subredes, dentro del conjunto de la red.

La mscara de subred es la herramienta que el router utiliza para determinar que bits son de enrutamiento y cuales son de hosts.

DETERMINACION DEL TAMAO DE LA MSCARA DE SUBRED

Las mscaras de subred tienen todos unos en las posiciones de bit de red (determinadas por la clase de direccin) as como tambin en las posiciones de bit de subred deseadas, y tienen todos ceros en las posiciones de bit restantes, designndolas como la porcin de host de una direccin. Por defecto, si no se pide ningn bit prestado, la mscara de subred para una red Clase B sera 255.255.0.0, que es el equivalente en notacin decimal con puntos de todo unos en los 16 bits que corresponden al nmero de red Clase B. Si se pidieran prestados 8 bits para el campo de subred, la mscara de subred incluira 8 bits 1 adicionales y se transformara en 255.255.255.0.Por ejemplo, si la mscara de subred 255.255.255.0 se asociara con la direccin Clase B 130.5.2.144 (8 bits que se piden prestados para la divisin en subredes), el router sabra que debe enrutar este paquete hacia la subred 130.5.2.0 en lugar de hacerlo simplemente a la red 130.5.0.0

CALCULO DE LA MASCARA DE SUBRED Y DE LA DIRECCION IPSiempre que se pidan prestados bits del campo del host, es importante tomar nota de la cantidad de subredes adicionales que se estn creando cada vez que se pide prestado un bit (la cantidad menor que se puede pedir prestada es 2 bits). Cada vez que tome prestado otro bit del campo de host, el numero de subredes creadas se incrementa en una potencia de 2.

CLCULO DE HOSTS POR SUBRED

Cada vez que se pide prestado 1 bit de un campo de host, queda 1 bit menos restante en el campo que se puede usar para el nmero de host. Por lo tanto, cada vez que se pide prestado otro bit del campo de host, la cantidad de direcciones de host que se pueden asignar se reduce en una potencia de 2. El nmero de posibles direcciones de host que se puede asignar a una subred esta relacionado con el numero de subredes que se hayan creado. En una red Clase C, por ejemplo, si se ha aplicado una mscara de red de 255.255.255.224, entonces se habrn pedido prestados 3 bits (224 = 11100000) del campo de host. Las subredes utilizables creadas son 6 (8 menos 2), cada una de ellas con 30 (32 menos 2) direcciones host utilizables