PDF de programación - PIAM Protocolos de encaminamiento

PIAM

Protocolos de encaminamiento

José Mª Barceló

IP Routing

• Indice:

– Repaso de conceptos de routing
– Routing interno: OSPF
– Routing externo: BGP
– Peering, puntos neutros, multi-homing, Internet

IP Routing - Repaso

• Funcionalidad de un router

– Si un host recibe un datagrama que no está dirigido a él, el host

descarta el datagrama

– Si un router recibe un datagrama que no está dirigido a él, intenta

encaminarlo a un host o a otro router FORWARDING

tcp_input()

tcp_output()

ip_input()

ip_forwarding()

ip_output()

host

router

Buffer
Driver

Buffer
Driver

IP Routing - Repaso

•

Tabla de encaminamiento de un router

–

–

–

Es necesario en la tabla de encaminamiento, información de a que
destino queremos enviar el paquete y a que interfaz hay que pasar
el paquete
Si existe una “correspondencia explícita” a una entrada en la
tabla, el router sabe por que interfaz sacar la trama
Si no existe una correspondencia explícita, normalmente habrá
una salida por defecto (gateway o router por defecto) 0.0.0.0/0

198.5.3.0/24

198.5.2.0/24

ppp0

.12/24

@IPdestino
198.5.3.0
198.5.2.0
0.0.0.0

.1/24
eth0

.1/24
ppp0

.2/24
ppp1

198.5.1.1/24

Máscara

255.255.255.0
255.255.255.0
0.0.0.0

Gateway
0.0.0.0
0.0.0.0
198.5.2.2

Interficie
eth0
ppp0
ppp0

IP Routing - Repaso

• ¿Qué hace un router cuando recibe un datagrama?

– Extraer la @IPdest del datagrama recibido
– Accede a la tabla de encaminamiento donde va realizando una

operación de busqueda (matching)

• Si @IPdest AND Mask_tabla = IP destination_tabla entonces encaminar por

interficie indicada por la tabla

• última entrada en la tabla: router por defecto
• Sino coincide con ninguna entrada entonces enviar ICMP con error

network unreachable)

– Longest Prefix Match: algoritmo optimizado que encuentra la entrada

en la que coincide con el prefijo más largo (e.g.; Patricia Tree)

– Default Router (Router por defecto): router dentro de una red al que
se le envían aquellos datagramas que un host u otro router no saben
donde encaminar. El router por defecto tienen más información que le
permite encaminar

IP Routing - Repaso

• “Path determination”

– Proceso por el cual un router determina los posibles caminos por
los que puede reenviar un datagrama para que este llegue a su
destino

– El camino puede determinarse a partir de información introducida
por el administrador de red (estático) o a partir de información
(métricas) intercambiada por los routers (dinámico)

• Las métricas pueden ser muy variadas: saltos (“hops”), retardos,

cargas, ancho de banda, fiabilidad del enlace, ....

– La información que se intercambian los routers para permitir la
determinación de un camino es particular a cada protocolo de
encaminamiento, que define

• El formato y contenido de estos paquetes de encaminamiento que se
intercambian entre routers y la forma de intercambio (e.g.; unicast, broadcast,
multicast, ...)

• La periodicidad con que se intercambian los paquetes de encaminamiento
• Algoritmos asociados que permiten calcular el camino óptimo, y por tanto

decidir la interfaz de salida (e.g algoritmos de mínimo coste)

IP Routing - Repaso

• Concepto de “convergencia” en un protocolo de

encaminamiento
– Cuando la topología de la red cambia, los routers deben recalcular

las rutas y actualizar las tablas de encaminamiento

– El tiempo en que todos los routers alcanzan un conocimiento

homogéneo de la red se le llama “tiempo de convergencia”

– Tiempos de convergencia grandes implican que los routers tendrán
mayor dificultad para enviar los datagramas por la interfaz más
adecuada y por tanto descarte de paquetes

– Convergencia depende

• Distancia en hops desde el punto en que se produjo el cambio
• Cantidad de routers que usan el protocolo dinámico
• El ancho de banda y la carga de tráfico de la red
• La carga del router (CPU)
• El protocolo de encaminamiento usado (el algoritmo)
• La configuración que haga el administrador de la red (e.g.; red con

bucles por un mal diseño)

IP Routing

• Redes principales, agregación y sumarización:

– Red principal (“major network”): se refiere a la porción
de red de mayor rango de una dirección IP. Generalmente
es la clase a la que pertenece (a no ser que conozcamos la
red base a partir de la cual a sido subneteada)
• la “major network” de las subredes 168.71.5.0/24 y 168.71.6.0/24
es 168.71.0.0/16 para ambas redes (es una clase B que ha sido
subneteada a redes de 24 bits)

• la “major network” de las subredes 10.1.1.0/30 y 10.1.1.4/30 es

10.0.0.0/8 (es una clase A que ha sido subneteada a 30 bits)

168.71.5.0/24

10.1.1.0/30

RA S0

S0

RB

10.1.1.4/30
S1
S0

RC

168.71.6.0/24

.1/24

.1/30

.2/30

.5/30

.6/30

.1/24

IP Routing

• Redes principales, agregación y sumarización:

– Red discontigua: las direcciones de subred de una red
principal se aplican a redes físicas separadas por una red
principal distinta
• las subredes 168.71.5.0/24 y 168.71.6.0/24 pertenecientes a la red
principal 168.71.0.0/16 están separadas por la red principal
10.0.0.0/8, por tanto son redes discontiguas

168.71.5.0/24

10.1.1.0/30

RA S0

S0

RB

10.1.1.4/30
S1
S0

RC

168.71.6.0/24

.1/24

.1/30

.2/30

.5/30

.6/30

.1/24

IP Routing

• Redes principales, agregación y sumarización:

– Sumarización: indicar sólo la red principal, aunque haya
subredes de esa red principal en la tabla de encaminamiento
• El router RA anuncia la red 168.71.0.0/16 por la interficie S0 con IP
10.1.1.1 (al ser de otra red principal) en vez de la 168.71.5.0/24 que
aparece en su tabla de encaminamiento

• El router RC anuncia la red 168.71.0.0/16 por la interficie S0 con IP
10.1.1.6 (al ser de otra red principal) en vez de la 168.71.6.0/24 que
aparece en su tabla de encaminamiento

• ¿Qué entradas habría en las tablas de encaminamiento de RA, RB y

RC?

168.71.5.0/24

10.1.1.0/30

RA S0

S0

RB

10.1.1.4/30
S1
S0

RC

168.71.6.0/24

.1/24

.1/30

.2/30

.5/30

.6/30

.1/24

IP Routing

• Redes principales, agregación y sumarización:

– Agregación: Reducir el número de subredes en una
porción de red común para comunicar sólo está porción,
por ejemplo, en un paquete de refresco (update) de un
protocolo de encaminamiento.
• Puede coincidir con la red principal, pero no tiene porqué
• Por ejemplo: las redes 10.1.1.0/30 y 10.1.1.4/30 se pueden agregar

en la red 10.1.1.0/29 y sumarizar en la 10.0.0.0/8

168.71.5.0/24

10.1.1.0/30

RA S0

S0

RB

10.1.1.4/30
S1
S0

RC

168.71.6.0/24

.1/24

.1/30

.2/30

.5/30

.6/30

.1/24

IP Routing

• Redistribución de rutas:

– Usar un protocolo de encaminamiento para advertir rutas
con otro protocolo de

que
encaminamiento ya sea estático o dinámico

se han

aprendido

– Hay que tener mucho cuidado con las realimentaciones

• Reinyectar las rutas aprendidas por redistribución a quien te ha

redistribuido las rutas (las métricas son distintas)

OSPF

RIPv2

Inyectar rutas aprendidas por

RIPv2 en la red OSPF

Inyectar rutas aprendidas por

OSPF en la red RIPv2

IP Routing

• Protocolos de encaminamiento

– Estáticos:

• son aquellos en los que el administrador de sistemas introduce
manualmente las entradas de la tabla de encaminamiento (puertos
predeterminados)

• Util si la red es muy pequeña o cuando una red sólo puede ser

alcanzado por un solo camino (“stub network”)

– Dinámicos

• Son aquellos que rellenan la tabla de encaminamiento de forma

automática

• Permite que la tabla cambie automáticamente cuando hay cambios en

la topología de la red, por tanto útil en redes grandes

• Se pueden agrupar en 3 grandes grupos

– Vector-distance protocols: determinan la dirección y distancia a que se

encuentra cualquier enlace de la red ,(e.g. RIP, IGRP, BGP, ...)

– Link-state protocols: recrean la topología exacta de la red (e.g.; OSPF,

IS-IS)

– Híbridos: combinan aspectos de los algoritmos de distancias y de los de

estado del enlace

IP Routing

• Classful/classless routing:

– Classfull routing: aquellos protocolos que no anuncian

la máscara (e.g.; RIPv1, IGRP)
• No se puede subnetear la red
• Cuidado con las redes discontiguas porque RIPv1 e IGRP

sumarizan

– Classless routing: aquellos protocolos que anuncian

las máscaras (e.g.; RIPv2, OSPF, BGP, EIGRP, etc)
• Se puede subnetear la red usando VLSM (Variable Length

Subnet Mask) en toda la red

• A pesar de que se anuncian las máscaras hay que tener cuidado
con las redes discontiguas si los protocolos sumarizan o
agregan subredes

IP Routing

• Concepto de Sistemas Autónomos (AS)

– Internet se organiza como una colección de AS’s, cada uno de ellos

administrado por una única entidad

– El protocolo de encaminamiento que comunica routers dentro de un AS se le

llama IGP (Interior Gateway Protocol) (e.g.; RIP, OSPF, IGRP, EIGRP)

– El protocolo de encaminamiento que comunica routers de distintos AS se le

llama EGP (Exterior Gateway Protocol) (e.g.; EGP, BGP)

AS1

IGP

AS2

EGP

IGP

AS3

IGP

IP Routing

• RIP (Routing Information Protocol)

– Es un protocolo por vector de distancias (en hops)
– cada router envía periódicamene (cada 30 segundos) un datagrama
de encaminamiento a cada uno de SUS VECINOS con TODA su
tabla de encaminamiento

– esta tabla indica el coste (métrica son “hops”) para llegar a cada

uno de los destinos (@IP) desde ese router (máximo 16 saltos)

– el router calcula con algoritmo de mínimo coste (Algoritmo de
Bellman-Ford) la mínima distancia para llegar a los destino y
actualiza su tabla (convergencia: debe ser rápido)

– RIP versión 1: no anuncia máscaras (RFC1058)
– RIP versión 2: anuncia máscaras (RFC2453)
– UNIX routing d