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  • Ing. LILIANA GUTIERREZ RANCRUEL Diseño y administración de Redes Conceptos Básicos sobre Networking Principios básicos de enrutamiento
  • Contenido
    • Protocolos enrutados
    • Protocolo 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?
  • Introducción
    • Protocolo = 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 datos datos
    • Envío de datos entre redes
    Protocolos enrutados Protocolos de enrutamiento datos datos datos datos datos
  • 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 a signar las direcciones de red y de hosts .
  • Protocolos enrutados
    • Manejo de Identificación ( RED, HOST )
    • Máscara de Red
  • Protocolos enrutados
    • Máscara 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 Direccionamiento Información de control
  • Secuencia de Encapsulamiento de Routing OSI Application 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 Org 198.150.11.34 IP Dest 198.150.11.163 Verifica IP Org 198.150.11.34 IP Dest 198.150.11.163 Verifica
  • Servicios de envío
    • NO Orientados a CONEXIÓN
      • Paquetes enviados por distintas rutas.
      • NO se comunica con el destino antes de enviar el paquete.
      • Conmutación de paquetes.
  • Servicios de envío
    • Orientados a CONEXIÓN
      • Establece una conexión entre remitente y destinatario antes de transferir datos.
      • Conmutación de circuitos (Paquetes viajan en secuencia)
  • Protocolo IP
    • No orientado a Conexión
    • TCP (Capa 4), añade servicios orientados a conexión
    • Paquete IP = Cabecera IP + Datos de capas superiores
    Versión de Ip Fijado a 4 Longitud del encabezado IP En palabras de 32 bits Usualmente es 5 Conocido como Differenciated Service Code Point (DSCP) Usualmente fijado a 0 Nivel de importancia asignado por un protocolo de capa superior. (Calidad de servicio) Precedencia D T R 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Precedencia 111 – Network Control 110 – Internetwork control 101 – Critical functions 100 – Flash Override 011 – Flash 010 – Immediate 001 – Priority 000 – Routine 0 = Normal Delay 1= Low Delay 0 = Normal Throughput 1 = High Throughput 0 = Normal Reliability 1 = High Reliabitity D T R
  • Protocolo IP Longitud en Bytes del paquete Header + Datos Identifica el datagrama actual Usado en el re-ensamble Los 2 primeros bits controla la fragmentación - DF MF 0 1 2 Don’t Fragmented Flag 1 = No se fragmenta 0 = puede fragmentarse More Fragments Flag 1 = Fragmento 0 = Ultimo fragmento
  • Protocolo IP Usado para ensamblar los fragmentos de datagramas Medido en 8 Octetos Ver Source Address Destination Address 1280 Octetos de datos Time to Live Protocol 0 0 0 Fragment Offset = 0 Id = 1956 Total Length = 1300 ToS IHL Header Checksum Fragmentación Ver Source Address Destination Address 512 Octetos de datos Time to Live Protocol 0 0 1 Fragment Offset = 0 Id = 1956 Total Length = 532 ToS IHL Header Checksum Ver Source Address Destination Address 512 Octetos de datos Time to Live Protocol 0 0 1 Fragment Offset = 64 Id = 1956 Total Length = 532 ToS IHL Header Checksum Ver Source Address Destination Address 256 Octetos de datos Time to Live Protocol 0 0 0 Fragment Offset = 128 Id = 1956 Total Length = 276 ToS IHL 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 Operation 1 0 2 var Security 1 0 3 var Loose Source Routing 0 2 4 var Internet TimeStamp 1 0 5 var Extended Security 0 0 7 var Record Route 1 0 8 4 Stream Identifier 1 0 9 var Strict Source Routing 0 = Copy on fragmentation 1 = Don’t copy en fragmentation 0 = Control 2 = 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 relleno Garantiza que la cabecera sea múltiplo de 32 bits Ceros
  • DISPOSITIVOS DE CAPA 3
  • Routers Un 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.
  • BridgesSwitches vs Routers Bridges 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 red Routers 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 Unicos Los Routers conectan dos o mas redes únicas.
  • Ejemplo Router Red A Red B Red C A1 B1 C1 A2 B2 Dispositivo A2 desea enviar datos al dispositivo B2 1. 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.)
  • Función del Router cont. 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)
  • Función del Router cont. 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 destino
      • Consulta 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 Enrutamiento
    • Luego 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 - Tipos
    • RIP : 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 eficiente de un dispositivo a otro
    • Mantener la tablas de enrutamiento y comunicar los cambios en la red a otros routers
    • 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
  • Enrutamiento vs conmutación
  • Enrutado vs Enrutamiento Protocolo 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 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 Protocolo enrutamiento Tipo de protocolo Asociación entre destino/siguiente salto Métrica de enrutamiento Interfaces de salida
  • 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 diseño Métricas
  • Métricas de Enrutamiento
    • Son 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 Enrutamiento
    • Existen 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 Estático
    • Existen 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 - Distanc ia
    • su única métrica es el número de saltos
    • Número Maxim o de saltos es 15
    • Se Actualiza cada 30 se gundos por medio de broadcast
    • No siempre usa la ruta más rápida para los paquetes
    • Genera gran cantidad de tráfico de por sus actualizaciones
  • Routing Indirect o Gateway por Def ecto Router 11.0.0.2 Fuente 11.0.0.1 12.0.0.2 Destino 12.0.0.1 MAC Header IP Header DATA Destination MAC: MAC1 MAC1 MAC2 Source MAC: MAC2 Destination IP: 12.0.0.2 Source IP: 11.0.0.2
  • Tabla de Routin g Network 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 E1 S0 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 E1 S0 S1 E0 S0 S1 E0 E1 Host1 Host2 Source Destination MAC Header IP Header DATA Destination MAC: MAC2 Source MAC: MAC1 Destination IP: 16.0.0.2 Source IP: 11.0.0.2 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 E1 S0 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 Router1 Routing Table Subnet Port 2 1 3 E0 E1 S0
  • Routing con RIP Router 1 Router 2 Router 3 E0 E1 S0 S1 E0 S0 S1 E0 E1 Host1 Host2 Source Destination MAC Header IP Header DATA Destination MAC: MAC4 Source MAC: MAC3 Destination IP: 16.0.0.2 Source IP: 11.0.0.2 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 E1 S0 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 Router2 Routing Table Subnet Port 4 3 5 S1 E0 S0
  • Routing con RIP Router 1 Router 2 Router 3 E0 E1 S0 S1 E0 S0 S1 E0 E1 Host1 Host2 Source Destination MAC Header IP Header DATA Destination MAC: MAC6 Source MAC: MAC5 Destination IP: 16.0.0.2 Source IP: 11.0.0.2 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 E1 S0 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 Router3 Routing Table Subnet Port 6 5 7 S1 E0 E1
  • Routing con RIP Router 1 Router 2 Router 3 E0 E1 S0 S1 E0 S0 S1 E0 E1 Host1 Host2 Source Destination MAC Header IP Header DATA Destination MAC: MAC8 Source MAC: MAC7 Destination IP: 16.0.0.2 Source IP: 11.0.0.2 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
  • PROTOCOLOS DE GATEWAY INTERIOR (IGP) Y PROTOCOLO DE GATEWAY EXTERIOR (EGP)
  • IGP y EGP
    • Sistema autónomo = Red o conjunto de redes bajo un dominio administrativo común. (Ej Cisco corp, ETB)
    • IGP = Interior Gateway Protocol
      • Enrutan dentro de un sistema autónomo
      • RIP 1, RIP 2, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS
    • EGP = Exterior Gateway Protocol
      • Enrutan entre sistemas autónomos
  • Interior Gateway Protocols IGP
    • Los Protocol os IG P enrutan datos en u n sistema aut ó nomo. E jemplos de IGP ’ s son :
      • RIP
      • IGRP
      • EIGRP
      • OSPF
  • Exterior Gateway Protocols EGP Los Protocol o s EG P enrutan dat os entre sistemas aut ó nom o s. Los Autonomous systems son colec ciones o conjuntos de redes que crean una si mple internetwork . U n e jemplo de un EGP e s BGP ( B order G ateway P rotocol), que es el protocolo de enrutamiento exterior primario de la Internet .
  • Estado de enlace y Vector Distancia Vector 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 Enlace
  • Protocolos de enrutamiento RIP
    • Vector distancia
    • Métrica: Saltos
    • Máx saltos: 15
    • Enrutamiento con clase
    RIP v2
    • Vector distancia
    • Métrica: Saltos
    • Enrutamiento sin clase
    IGRP
    • Vector distancia
    • Grandes redes
    • Varias métricas ( retardo, ancho de banda, carga, confiabilidad)
    • Enrutamiento con clase
    EIGRP
    • Vector distancia
    • Más eficiente
    • Rápida convergencia
    • Híbrido
    OSPF
    • Estado enlace
    • IETF 1988
    • Redes grandes y escalables
    BGP
    • Entre sistemas autónomos
    • Usado por ISPs
    • Enrutamiento basado en políticas y reglas
    IS-IS
    • Estado enlace
    • Similar a OSPF
  • Enrutado vs Enrutamiento Protocolo 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 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