PDF de programación - Protocolos de routing en IP

PROTOCOLOS DE ROUTING EN IP

PROTOCOLOS DE ROUTING EN IP
y el funcionamiento de los protocolos de resolución interior y exterior.

Acerca de los algoritmos de routing, las métricas disponibles

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1- ROUTING BASICO.

1.1- GENERALIDADES DE ROUTING.

Se entiende por routing el proceso que permite la interconexión de redes. Se puede efectuar mediante Switch (capa 2 o 3) o
Router de acuerdo con el tipo de redes involucradas. El Bridge o Switch se prefiere por el mínimo retardo; bajo costo; pocas
conexiones y mínimo planeamiento. El bridge solo es posible para interconectar LAN. Mientras que Router se prefiere para
protocolos aislados en cada segmento y flexibilidad futura; requiere configuración para interpretar la dirección IP de capa 3.

El Bridge, Switch y Router son elementos que "aprenden de la red". Como analizan la dirección de cada paquete pueden
formar una tabla de direcciones. Cuando se conecta un nuevo terminal a la red LAN este envía un paquete indicando la
activación con lo que puede integrarse a la tabla de direcciones. La dirección MAC es el número de hardware (grabado en
EPROM) asignado por IEEE-ISO. El Router debe poseer un set de direcciones IP. Tiene la capacidad de enrutamiento para
optimizar el camino del paquete de datos (analiza el costo; retardo de tránsito; congestión de red y distancia en número de
Router en el trayecto). La tabla de ruta (Routing Table) contiene solo el "próximo paso" en la red1). Se han definido 2 tipos
de protocolos para Router: el interior y el exterior al AS. Se denomina sistema autónomo AS (sistema interior o dominio) a
un conjunto de sub-redes y Router que utilizan el mismo protocolo y el mismo control administrativo.



7



4



3


SMTP
Telnet
HTTP
FTP

TFTP
SNMP

RARP
ARP

MOSPF
OSPF

RIP
IGRP

H.323
VoIP

RTCP
RTP

UDP

TCP

TP-4

EGP
BGP

IS-IS

IP

CLNP

Fig 01. Modelo de capas para los protocolos de routing.


En la Tabla 01 se resumen las características de los algoritmos de routing. En base a las mismas es posible obtener los
protocolos de routing que son estudiados más adelante en este trabajo. Uno de los elementos más interesantes es la métrica.

1) Los Router determinan un camino para el mensaje que sigue el principio de Mínima Acción. Los algoritmos para
determinar esta mínima acción son diversos. En la teoría de la Relatividad fue Einstein quien, basado en la geometría no-
euclideana de G.Riemann-1854, determinó que la luz se mueve en línea recta y es el propio espacio el que se curva en
presencia de masas. De esta forma los rayos de luz determinan las líneas del mapa tetradimensional de la cartografía del
espacio. Cada objeto en este mapa (el espacio-tiempo) sigue una línea de mínima acción (la geodésica) que no requiere
energía. Los mensajes en una red de Routers sigue la geodésica (línea de mínima acción). La manzana de Newton cae del
árbol porque sigue la línea geodésica, mantenerla en una posición requiere de un gasto de energía.

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La métrica es un standard de medida que permite efectuar las operaciones de routing. Entre las métricas se encuentra por
ejemplo, la longitud del trayecto en número de routers utilizado en RIP (el primer protocolo de routing).

La Tabla de Rutas es la responsable del enrutamiento del paquete en la red. Esta Tabla realiza un mapa de la topología de la
red para determinar el próximo paso hacia el destino final. La métrica para una ruta particular es el agregado de varias
características asignadas a un enlace. Existen diversos tipos de métricas; algunos protocolos de routing utilizan solo una de
ellas mientras que otros usan varias alternativas. Algunas posibles métricas de los protocolos de routing son las siguientes:

-Calidad del enlace: referido a la existencia de errores en el trayecto.
-Longitud del trayecto: referido al número de saltos o routers intermedios en la red. Es el caso más común.
-Retardo de tránsito: referido al tiempo de propagación (medible mediante un Ping de ICMP).
-Ancho de banda del enlace: referido a la capacidad de tráfico disponible entre routers.
-Disponibilidad: referido al grado de ocupación del CPU del router.
-Costo: toma en cuenta el valor de conexión de la ruta.

Fig 02. Aplicación de los protocolos de routing para internetworkimg.

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Tabla 01. Características de los algoritmos de routing.


Estático/dinámico Esta característica se refiere a la posibilidad de fijar una ruta determinada en el caso estático (Route of

CARACTERISTICAS DE CLASIFICACION

Simple/múltiple

Plano/jerárquico

Hardware
Domain

Algoritmo



Eficiencia
Sumarización

Simplicidad

Robustez

Flexibilidad
Convergencia

Escalabilidad

Seguridad



last resort) o routing variable para una adaptación en tiempo real.
Referido a la posibilidad de permitir la multiplexación por varias líneas. Cuando es posible el
múltiple-trayecto las vías para distribuir los paquetes son dos: balance por paquete (distribuidos de
acuerdo con la métrica) y balance por destino (se asignan rutas por cada nuevo destino).
-El balance por paquete es similar al esquema round-robin (todos-contra-todos; con el mismo nivel
de métrica frente a los demás) para rutas de igual costo.
-El balance por destino tiende a preservar el orden de los paquetes. TCP acomoda en orden los
paquetes pero puede degradarse la performance. Si bien IP es un protocolo orientado sin-conexión
(connectionless) los router que implementan el routing preservan en lo posible la ruta.
En la topología plana todos los router tienen igual jerarquía; en la jerárquica los router forman un
Backbone para el tráfico principal. Los protocolos OSPF y IS-IS son ejemplos de protocolos de
routing que utilizan estructura jerárquica.
Referido al tipo de hardware utilizado. Es realizado por Host o Router inteligentes.
Los protocolos de routing son distintos si trabajan en el mismo dominio (intra-dominio) o entre
dominios (inter-dominio).
Se disponen de dos tipos de algoritmos para obtener la tablas de rutas.
-RIP utiliza el algoritmo "vector-distancia" originario de Bellman-Ford. Requiere de datos sobre el
número de saltos y el costo. El costo puede indicar un valor en $/min o bien preferencia (ponderación
debido a retardo: por ejemplo un peso de 1 para 128 kb/s y de 10 para 64 kb/s). Es usado en RIP,
Hello y BGP.
-SPF que es utilizado se denomina Dijkstra Algorithm. Es un protocolo de estado de enlace LSA
(Link State Advertisements). Acumula información que es usada por el algoritmo SPF (Shortest Path
First) para reconocer el camino mas corto a cada nodo. Es usado en OSPF y IS-IS. El protocolo IGRP
(de Cisco) utiliza un algoritmo híbrido.

CARACTERISTICAS DE SELECCIÓN
La eficiencia es la habilidad para seleccionar la mejor ruta con una utilización del CPU mínima.
La sumarización de ruta se refiere a la posibilidad de estructurar la Tabla de Rutas con sets de rutas
sobre un mismo enlace. Esto permite reducir sustancialmente la capacidad de memoria utilizada por
la tabla.
Se refiere al software mínimo requerido y el uso del encabezado de paquete. Debe tenerse presente
que el protocolo utiliza una parte de las reservas de enlace. De esta forma, protocolos como el RIP
realizan actualizaciones periódicas, mientras que el OSPF o IS-IS lo hacen solo en caso de falla. Son
más complejos pero solo ocupan al CPU en caso necesario. En funcionamiento normal minimiza la
ocupación del ancho de banda.
La robustez se refiere a la habilidad para soportar fallas de hardware, condiciones de pérdidas de
paquetes e implementación incorrecta. Obsérvese en la Fig 1 que algunos protocolos trabajan
directamente sobre IP mientras que otros lo hacen sobre TCP o UDP.
Se refiere a la adaptación a diversas circunstancias.
Es la velocidad de actualización de la Routing Tabla cuando se requiere una actualización (recálculo
de rutas para optimización). El problema es la formación de loop de rutas en caso de disponer de una
convergencia lenta.
El tiempo de convergencia depende de la velocidad de detección de cambios en la red, selección de la
ruta y propagación de los cambios. Los cambios realizados en un router y que por el momento no
generan cambios en otros routers, pueden provocar loop de routing. Algunos problemas son
detectados rápidamente como la interrupción (pérdida de portadora) de una línea serial. En cambio
sobre una Ethernet no existe indicación de interrupción (semejante a la pérdida de carrier). Si sobre
un router se efectúa un reset tampoco se dispone de una indicación inmediata. Una forma de detectar
problemas es mediante la ventana de temporización luego de un mensaje Hello.
La escalabilidad de la red: se refiere a la posibilidad de crecimiento. Normalmente la escalabilidad se
encuentra limitada por razones operacionales más que técnicas.
Referido al uso de medios para protección de la información de routing. El mecanismo de
autentificación reduce potenciales inestabilidades.

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2- PROTOCOLOS EN CAPA 2

El más simple de los procesos que permiten definir direcciones y rutas es el de resolución de direcciones MAC en una red
LAN. Se trata de alguno de los protocolos que se indican en la Tabla 02.


Tabla 02. Resolución de direcciones MAC.

(Address Resolution Protocol) de RFC-0826. Este protocolo es usado para anunciarse mediante direcciones
de capa IP. Permite comunicarse con un usuario IP sin conocer la dirección MAC del mismo. ARP emite un
datagrama de pedido (mensaje ARP Reque