Tema 1 Cisco - Redes 2

Enrutamiento y Reenvió de Paquetes

Introducción

Las redes de la actualidad tienen un impacto significativo en nuestras vidas, ya que cambian nuestra forma de vivir, trabajar y divertirnos. Las redes de computadoras permiten a las personas comunicarse, colaborar e interactuar de maneras totalmente novedosas. Utilizamos la red de distintas formas, entre ellas las aplicaciones web, la telefonía IP, la videoconferencia, los juegos interactivos, el comercio electrónico, la educación y más.

En el centro de la red se encuentra el router. En pocas palabras, un router conecta una red con otra red. Por lo tanto, el router es responsable de la entrega de paquetes a través de diferentes redes. La efectividad de las comunicaciones de internetwork depende, en gran medida, de la capacidad de los routers de reenviar paquetes de la manera más eficiente posible.

Además del reenvío de paquetes, un router también proporciona otros servicios. Para satisfacer las demandas de las redes actuales, los routers también se utilizan para lo siguiente:

• Aseguran la disponibilidad las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Para ayudar a garantizar la posibilidad de conexión de la red, los routers usan rutas alternativas en caso de que la ruta principal falle.
• Proveen servicios integrados de datos, video y voz en redes conectadas por cable o inalámbricas. Los routers priorizan los paquetes IP según la Calidad de servicio (QoS), a fin de asegurar que el tráfico en tiempo real, como la voz, el video y los datos esenciales, no se descarten ni demoren.
• Disminuyen el impacto de gusanos, virus y otros ataques en la red mediante la autorización o el rechazo del reenvío de paquetes.

Los Router Son Computadoras

Un router es una computadora, al igual que cualquier otra computadora; incluso una PC. El primer router, utilizado para la Red de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPANET), fue el Procesador de mensajes de interfaz (IMP). El IMP era una mini computadora Honeywell 316; esta computadora dio origen a la ARPANET el 30 de agosto de 1969.

Los routers tienen muchos de los mismos componentes de hardware y software que se encuentran en otras computadoras, entre ellos:

• CPU
• RAM
• ROM
• Sistema operativo

Los routers se encuentran en el centro de la red

Los routers  conectan múltiples redes. Esto significa que tiene varias interfaces, cada una de las cuales pertenece a una red IP diferente. Cuando un router recibe un paquete IP en una interfaz, determina qué interfaz usar para reenviar el paquete hacia su destino. La interfaz que usa el router para reenviar el paquete puede ser la red del destino final del paquete o puede ser una red conectada a otro router que se usa para llegar a la red de destino.

Generalmente, cada red a la que se conecta un router requiere una interfaz separada. Estas interfaces se usan para conectar una combinación de Redes de área local (LAN) y Redes de área extensa (WAN). Por lo general, las LAN son redes Ethernet que contienen dispositivos como PC, impresoras y servidores. Las WAN se usan para conectar redes a través de un área geográfica extensa.

Los routers determinan el mejor camino

La principal responsabilidad de un router es dirigir los paquetes destinados a redes locales y remotas mediante:

• La determinación del mejor camino para enviar paquetes
• El reenvío de los paquetes a su destino

El router usa su tabla de enrutamiento para determinar el mejor camino para reenviar el paquete. Cuando el router recibe un paquete, examina su dirección IP de destino y busca la mejor coincidencia con una dirección de red en la tabla de enrutamiento del router. La tabla de enrutamiento también incluye la interfaz que se utilizará para reenviar el paquete. Cuando se encuentra una coincidencia, el router encapsula el paquete IP en la trama de enlace de datos de la interfaz de salida. Luego, el paquete se reenvía hacia su destino.

Los routers usan protocolos de rutas estáticas y de enrutamiento dinámico para detectar redes remotas y crear sus tablas de enrutamiento.

Memoria y CPU del Router

Componentes del router y sus funciones

Al igual que una PC, un router también incluye:

• Unidad Central de Proceso (CPU)
• Memoria de acceso aleatorio (RAM)
• Memoria de sólo lectura (ROM)

CPU

La CPU ejecuta las instrucciones del sistema operativo, como la inicialización del sistema y las funciones de enrutamiento y conmutación.

 

 

RAM

La RAM almacena las instrucciones y los datos necesarios que la CPU debe ejecutar. La RAM se usa para almacenar estos componentes:

• Sistema operativo: el sistema operativo Internetwork (IOS, Internetwork Operating System) de Cisco se copia a la RAM durante el arranque.
• Archivo de configuración en ejecución: éste es el archivo de configuración que almacena los comandos de configuración que el IOS del router utiliza actualmente. Salvo algunas excepciones, todos los comandos configurados en el router se almacenan en el archivo de configuración en ejecución, conocido como running-config.
• Tabla de enrutamiento IP: este archivo almacena información sobre redes remotas y conectadas directamente. Se usa para determinar el mejor camino para reenviar el paquete.
• Caché ARP: este caché contiene la dirección IPv4 para el mapeo de direcciones MAC, similar al caché ARP en una PC. El caché ARP se usa en routers que tienen interfaces LAN como las interfaces Ethernet.
• Búfer de paquete: los paquetes se almacenan temporalmente en un búfer cuando se reciben en una interfaz o antes de salir de ésta.

ROM

La ROM es una forma de almacenamiento permanente. Los dispositivos Cisco usan la memoria ROM para almacenar:

• Instrucciones bootstrap
• Software básico de diagnóstico
• Versión más básica del IOS

Memoria Flash

La memoria Flash es una memoria no volátil de la computadora que se puede almacenar y borrar de manera eléctrica. La memoria flash se usa como almacenamiento permanente para el sistema operativo, Cisco IOS. En la mayoría de los routers Cisco, el IOS se almacena en forma permanente en la memoria flash y se copia en la RAM durante el proceso de arranque, donde entonces es ejecutado por la CPU.

NVRAM

La NVRAM (RAM no volátil) no pierde su información cuando se desconecta la alimentación eléctrica. Esto se opone a las formas más comunes de RAM, como la DRAM, que requiere alimentación eléctrica continua para mantener su información. El Cisco IOS usa la NVRAM como almacenamiento permanente para el archivo de configuración de inicio (startup-config). Todos los cambios de configuración se almacenan en el archivo running-config en la RAM, y salvo pocas excepciones, son implementados inmediatamente por el IOS.

 

 

Sistema operativo Internetwork

El software del sistema operativo que se usa en los routers Cisco se conoce como sistema operativo Internetwork (IOS) de Cisco. Como cualquier sistema operativo de una computadora, el Cisco IOS administra los recursos de hardware y software del router, incluso la asignación de memoria, los procesos, la seguridad y los sistemas de archivos. El Cisco IOS es un sistema operativo multitarea que está integrado con las funciones de enrutamiento, conmutación, internetworking y telecomunicaciones.

Como ocurre con otros sistemas operativos, el Cisco IOS tiene su propia interfaz de usuario. Aunque algunos routers proveen una interfaz gráfica de usuario (GUI), la interfaz de línea de comandos (CLI) es un método mucho más común para configurar los routers Cisco. La CLI se usa durante todo este currículo.

En el arranque, el archivo startup-config de la NVRAM se copia a la RAM y se almacena como el archivo running-config. El IOS ejecuta los comandos de configuración en el running-config. Todo cambio ingresado por el administrador de red se almacena en el running-config y es ejecutado inmediatamente por el IOS.

Proceso de arranque

El proceso de arranque está conformado por cuatro etapas principales:

1. Ejecución del POST (Autodiagnóstico al encender):

La prueba de Autodiagnóstico al encender (POST) es un proceso común que ocurre en casi todas las computadoras durante el arranque. El proceso de POST se utiliza para probar el hardware del router.

 

1. Carga del programa bootstrap:

Después del POST, el programa bootstrap se copia de la ROM a la RAM. Una vez en la RAM, la CPU ejecuta las instrucciones del programa bootstrap. La tarea principal del programa bootstrap es ubicar al Cisco IOS y cargarlo en la RAM.

 

1. Ubicación y carga del software Cisco IOS:

El IOS normalmente se almacena en la memoria flash, pero también puede almacenarse en otros lugares como un servidor de protocolo de transferencia de archivos trivial.

 

1. Ubicación y carga del archivo de configuración de inicio o ingreso al modo setup:

Después de cargar el IOS, el programa bootstrap busca en la NVRAM el archivo de configuración de inicio, conocido como startup-config. El archivo contiene los parámetros y comandos de configuración previamente guardados, entre ellos:

• direcciones de interfaz
• información de enrutamiento
• contraseñas
• cualquier otra configuración guardada por el administrador de red

Interface del Router

El término interfaz en los routers Cisco se refiere a un conector físico que se encuentra en el router cuyo principal propósito es recibir y reenviar paquetes. Los routers tienen muchas interfaces que se usan para conectarse a múltiples redes. Normalmente, las interfaces se conectan a distintos tipos de redes, lo cual significa que se necesitan distintos tipos de medios y conectores.

Puertos de administración

Los routers tienen conectores físicos que se usan para administrar el router. Estos conectores se conocen como puertos de administración. A diferencia de las interfaces seriales y Ethernet, los puertos de administración no se usan para el reenvío de paquetes. El puerto de administración más común es el puerto de consola. El puerto de consola se usa para conectar una terminal, o con más frecuencia una PC que ejecuta un software emulador de terminal, para configurar el router sin necesidad de acceso a la red para ese router.

Interfaces LAN

Como su nombre lo indica, las interfaces LAN se usan para conectar el router a la LAN, del mismo modo que se utiliza la NIC Ethernet de una PC para conectar la PC a la LAN Ethernet. Del mismo modo que la NIC Ethernet de la PC, la interfaz Ethernet del router también tiene una dirección MAC de Capa 2 y participa en la LAN Ethernet al igual que cualquier otro host en esa LAN. La interfaz Ethernet del router normalmente usa un jack RJ-45 que admite un cableado de par trenzado no blindado (UTP). Cuando un router se conecta a un switch, se usa un cable de conexión directa. Cuando se conectan dos routers directamente a través de las interfaces Ethernet, o cuando una NIC de PC se conecta directamente a una interfaz Ethernet del router, se usa un cable cruzado.

Interfaces WAN

Las interfaces WAN se usan para conectar los routers a redes externas, generalmente entre una mayor distancia geográfica. La encapsulación de Capa 2 puede ser de diferentes tipos, como PPP, Frame Relay y HDLC (Control de enlace de datos de alto nivel). Al igual que las interfaces LAN, cada interfaz WAN tiene su propia dirección IP y máscara de subred, que la identifica como miembro de una red específica.

Routers y capa de red

El objetivo principal de un router es conectar múltiples redes y reenviar paquetes destinados ya sea a sus propias redes o a otras redes. Se considera al router como un dispositivo de Capa 3 porque su decisión principal de reenvío se basa en la información del paquete IP de Capa 3, específicamente la dirección IP de destino. Este proceso se conoce como enrutamiento.

 

Cuando un router recibe un paquete, examina su dirección IP de destino. Si la dirección IP de destino no pertenece a ninguna de las redes del router conectadas directamente, el router debe reenviar este paquete a otro router.

Cuando cada router recibe un paquete, realiza una búsqueda en su tabla de enrutamiento para encontrar la mejor coincidencia entre la dirección IP de destino del paquete y una de las direcciones de red en la tabla de enrutamiento. Cuando se encuentra una coincidencia, el paquete se encapsula en la trama de enlace de datos de Capa 2 para esa interfaz de salida. El tipo de encapsulación de enlace de datos depende del tipo de interfaz; por ejemplo, Ethernet o HDLC.

Los routers operan en las Capas 1, 2 y 3

Un router toma su decisión principal de reenvío en la Capa 3, pero como mencionamos antes, también participa en procesos de las Capa 1 y Capa 2. El router encapsula el paquete IP de Capa 3 en la porción de datos de una trama de enlace de datos de Capa 2 adecuada para la interfaz de salida. El tipo de trama puede ser una Ethernet, HDLC u otro tipo de encapsulación de Capa 2, cualquiera que sea la encapsulación que se usa en esa interfaz específica. La trama de Capa 2 se codifica en señales físicas de Capa 1 que se usan para representar bits a través del enlace físico.

Configuración y direccionamiento de la CLI

Cuando se diseña una nueva red o se hacen asignaciones en una red existente, es necesario documentar la red. Como mínimo, la documentación debe incluir un diagrama de topología que indique la conectividad física y una tabla de direccionamiento que mencione la siguiente información:

• Nombres de los dispositivos
• Interfaces usadas en el diseño
• Direcciones IP y máscaras de subred
• Direcciones de gateway predeterminado para dispositivos finales, como las PC

Configuración básica de router

Cuando se configura un router, se realizan ciertas tareas básicas, tales como:

• Denominar el router
• Configurar contraseñas
• Configurar interfaces
• Configurar un mensaje
• Guardar los cambios realizados en un router
• Verificar la configuración básica y las operaciones del router

La primera petición de entrada aparece en el modo usuario. El modo usuario deja ver el estado del router, pero no permite modificar su configuración. Según su utilización en el modo usuario, no se debe confundir el término "usuario" con los usuarios de la red. El modo usuario está destinado a técnicos, operadores e ingenieros de red que tienen la responsabilidad de configurar los dispositivos de red.

Introducción de la tabla de enrutamiento

La función principal de un router es reenviar un paquete hacia su red de destino, que es la dirección IP de destino del paquete. Para hacerlo, el router necesita buscar la información de enrutamiento almacenada en su tabla de enrutamiento.

Una tabla de enrutamiento es un archivo de datos que se encuentra en la RAM y se usa para almacenar la información de la ruta sobre redes remotas y conectadas directamente. La tabla de enrutamiento contiene asociaciones entre la red y el siguiente salto. Estas asociaciones le indican al router que un destino en particular se puede alcanzar mejor enviando el paquete hacia un router en particular, que representa el "siguiente salto" en el camino hacia el destino final. La asociación del siguiente salto también puede ser la interfaz de salida hacia el destino final.

La asociación entre la red y la interfaz de salida también puede representar la dirección de red de destino del paquete IP.

Cuando se configura una interfaz de router con una dirección IP y una máscara de subred, la interfaz pasa a ser un host en esa red conectada. La dirección de red y la máscara de subred de la interfaz, junto con el número y el tipo de interfaz, se ingresan en la tabla de enrutamiento como una red conectada directamente.

Una red remota es aquella que no está conectada directamente al router. En otras palabras, una red remota es una red a la que sólo se puede llegar mediante el envío del paquete a otro router.

Las rutas dinámicas son rutas hacia redes remotas que fueron aprendidas automáticamente por el router utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. Las rutas estáticas son rutas hacia redes manualmente configuradas por un administrador de red.

Las siguientes analogías pueden ayudar a aclarar el concepto de rutas conectadas, estáticas y dinámicas:

• Rutas conectadas directamente: para visitar a un vecino, lo único que tiene que hacer es caminar por la calle donde vive. Este camino es similar a una ruta conectada directamente porque el "destino" está disponible directamente a través de su "interfaz conectada", la calle.
• Rutas estáticas: un tren siempre usa las mismas vías en una ruta específica. Este camino es similar a una ruta estática porque la ruta hacia el destino es siempre la misma.
• Rutas dinámicas: al conducir un automóvil, usted puede elegir "dinámicamente" una ruta diferente según el tráfico, el clima y otras condiciones. Este camino es similar a una ruta dinámica porque puede elegir una nueva ruta en muchos puntos diferentes en su trayecto hacia el destino.

El comando show ip route

Como se indica en la figura, la tabla de enrutamiento se muestra con el comando show ip route. Hasta ahora, no se han configurado rutas estáticas ni se ha habilitado ningún protocolo de enrutamiento dinámico. Por lo tanto, sólo muestra las redes conectadas directamente del router. Para cada red enumerada en la tabla de enrutamiento, se incluye la siguiente información:

• C: la información en esta columna denota el origen de la información de la ruta, la red conectada directamente, la ruta estática o del protocolo de enrutamiento dinámico. La C representa a una ruta conectada directamente.
• 192.168.1.0/24: es la dirección de red y la máscara de subred de la red remota o conectada directamente. En este ejemplo, las dos entradas en la tabla de enrutamiento, 192.168.1./24 y 192.168.2.0/24, son redes conectadas directamente.
• FastEthernet 0/0: la información al final de la entrada de la ruta representa la interfaz de salida o la dirección IP del router del siguiente salto. En este ejemplo, tanto la FastEthernet 0/0 como la serial 0/0/0 son las interfaces de salida que se usan para alcanzar estas redes.

Enrutamiento Estatice

Las redes remotas se agregan a la tabla de enrutamiento mediante la configuración de rutas estáticas o la habilitación de un protocolo de enrutamiento dinámico. Cuando el IOS aprende sobre una red remota y la interfaz que usará para llegar a esa red, agrega la ruta a la tabla de enrutamiento siempre que la interfaz de salida esté habilitada.

Una ruta estática incluye la dirección de red y la máscara de subred de la red remota, junto con la dirección IP del router del siguiente salto o la interfaz de salida. Las rutas estáticas se indican con el código S en la tabla de enrutamiento.

Cuándo usar rutas estáticas

Las rutas estáticas se deben usar en los siguientes casos:

• Una red está compuesta por unos pocos routers solamente. En tal caso, el uso de un protocolo de enrutamiento dinámico no representa ningún beneficio sustancial. Por el contrario, el enrutamiento dinámico agrega más sobrecarga administrativa.
• Una red se conecta a Internet solamente a través de un único ISP. No es necesario usar un protocolo de enrutamiento dinámico a través de este enlace porque el ISP representa el único punto de salida hacia Internet.
• Una red extensa está configurada con una topología hub-and-spoke. Una topología hub-and-spoke comprende una ubicación central (el hub) y múltiples ubicaciones de sucursales (spokes), donde cada spoke tiene solamente una conexión al hub. El uso del enrutamiento dinámico sería innecesario porque cada sucursal tiene un único camino hacia un destino determinado, a través de la ubicación central.

Generalmente, la mayoría de las tablas de enrutamiento contienen una combinación de rutas estáticas y rutas dinámicas.

Enrutamiento dinámico

Las redes remotas también pueden agregarse a la tabla de enrutamiento utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. En la figura, R1 ha aprendido automáticamente sobre la red 192.168.4.0/24 desde R2 a través del protocolo de enrutamiento dinámico, RIP (Routing Information Protocol).

Los routers usan protocolos de enrutamiento dinámico para compartir información sobre el estado y la posibilidad de conexión de redes remotas. Los protocolos de enrutamiento dinámico ejecutan varias actividades, entre ellas:

• Descubrimiento de la red
• Actualización y mantenimiento de las tablas de enrutamiento

Descubrimiento automático de las redes

El descubrimiento de redes es la capacidad de un protocolo de enrutamiento de compartir información sobre las redes que conoce con otros routers que también están usando el mismo protocolo de enrutamiento. En lugar de configurar rutas estáticas hacia redes remotas en cada router, un protocolo de enrutamiento dinámico permite a los routers obtener información automáticamente sobre estas redes a partir de otros routers.

Mantenimiento de las tablas de enrutamiento

Después del descubrimiento inicial de la red, los protocolos de enrutamiento dinámico actualizan y mantienen las redes en sus tablas de enrutamiento. Los protocolos de enrutamiento dinámico no sólo deciden acerca del mejor camino hacia diferentes redes, también determinan el mejor camino nuevo si la ruta inicial se vuelve inutilizable.

Protocolos de enrutamiento IP

Existen varios protocolos de enrutamiento dinámico para IP. Éstos son algunos de los protocolos de enrutamiento dinámico más comunes para el enrutamiento de paquetes IP:

• Protocolo de información de enrutamiento (RIP, Routing Information Protocol)
• Protocolo de enrutamiento de gateway interior (IGRP, Interior Gateway Routing Protocol)
• Protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado (EIGRP, Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
• Open Shortest Path First (OSPF)
• Intermediate-System-to-Intermediate-System (IS-IS)
• Protocolo de gateway fronterizo (BGP, Border Gateway Protocol)

Principios de la tabla de enrutamiento

Estos principios se extraen del libro de Alex Zinin, Cisco IP Routing:

1. Cada router toma sus propias decisiones en forma independiente, según la información de su propia tabla de enrutamiento.

2. El hecho de que un router tenga cierta información en su tabla de enrutamiento no significa que los otros routers tengan la misma información.

3. La información de enrutamiento acerca de una ruta de una red a otra no proporciona información de enrutamiento acerca de la ruta inversa o de retorno.

 

1.4.1 Campos de trama y Paquete

Los routers toman su principal decisión de reenvío al examinar la dirección IP de destino de un paquete. Antes de enviar un paquete desde la interfaz de salida el paquete IP debe ser encapsulado en una trama de enlace de datos.

 

Formato del paquete del protocolo de Internet (IP)

 

El protocolo de Internet especificado en RFC 791 define el formato de paquete IP. El encabezado del paquete IP tiene campos que contienen información sobre el paquete y sobre los host emisores y receptores. Esta es una lista de los campos en el encabezado IP

Versión: número de versión (4 bits); la versión predominante es la IP versión 4 (IPv4)

Longitud del encabezado IP: longitud del encabezado en palabras de 32 bits (4 bits)

Prioridad y tipo de servicio: cómo debe administrarse el datagrama (8 bits); los primeros 3 bits son bits de prioridad.

Longitud del paquete: longitud total (encabezado + datos), (16 bits)

Identificación: valor único del data grama IP (16 bits)

Señalizadotes: controlan la fragmentación (3 bits)

Desplazamiento de fragmentos: admite la fragmentación de datagramas para permitir diferentes unidades máximas de transmisión (MTU) en Internet (13 bits)

Tiempo de vida (TTL): identifica cuántos routers puede atravesar el data grama antes de ser descartado (8 bits)

Protocolo: protocolo de capa superior que envía el data grama (8 bits)

Check zum del encabezado: verificación de integridad del encabezado (16 bits)

Dirección IP de origen: dirección IP de origen de 32 bits (32 bits)

Dirección IP de destino: dirección IP de destino de 32 bits (32 bits)

Opciones de IP: pruebas de red, depuración, seguridad y otras

 

Formato de la trama de la capa MAC

La trama de enlace de datos contiene contiene información del encabezado con una dirección de origen y destino del enlace de datos.

 

 Cuando se usa NAT (Traducción de direcciones de red), la dirección IP de destino cambia, pero este proceso no tiene importancia para el IP y es un proceso que se realiza dentro de la red de una empresa.

El paquete IP de Capa 3 está encapsulado en la trama de enlace de datos de Capa 2 asociada con esa interfaz.

Preámbulo: siete bytes que alternan 1 y 0, utilizados para sincronizar señales

Delimitador de inicio de trama (SOF): 1 byte que señala el comienzo de la trama

Dirección de destino: dirección MAC de 6 bytes del dispositivo emisor en el segmento local

Dirección de origen: dirección MAC de 6 bytes del dispositivo receptor en el segmento local

Tipo/longitud: 2 bytes que especifican ya sea el tipo de protocolo de capa superior (formato de trama de Ethernet II) o la longitud del campo de datos (formato de trama IEEE 802.3)

Datos y pad: de 46 a 1500 bytes de datos; ceros utilizados para completar cualquier paquete de datos de menos de 46 bytes

Secuencia de verificación de trama (FCS): 4 bytes utilizados para una comprobación de redundancia cíclica a fin de asegurar que no se dañó la trama.

1.4.2 La métrica y el mejor camino

La identificación  del mejor camino para un router implica la evacuación de múltiples rutas hacia la misma red de destino. El mejor camino es tomado por un protocolo de enrutamiento en función del valor o la métrica que se use, algunos de estos protocolos como RIP usan un conteo de saltos simple que consiste en un  numero de routers entre el origen y la red destino. Otros protocolos como determinan la ruta más corta al analizar el ancho de banda de los enlaces y al utilizar dichos enlaces con el ancho de banda más rápido desde un router hacia la red de destino.

 

Los protocolos de enrutamiento dinámico generalmente usan sus propias reglas y métricas para construir y actualizar las tablas de enrutamiento. Una métrica es un valor cuantitativo que se usa para medir la distancia hacia una ruta determinada. El mejor camino a una red es la ruta con la métrica más baja.

 

El objetivo principal del protocolo de enrutamiento es determinar los mejores caminos para cada ruta a fin de incluirlos en la tabla de enrutamiento. El algoritmo de enrutamiento genera un valor, o una métrica, para cada ruta a través de la red. Las métricas se pueden calcular sobre la base de una sola característica o de varias características de una ruta. Algunos protocolos de enrutamiento pueden basar la elección de la ruta en varias métricas, combinándolas en un único valor métrico. Cuanto menor es el valor de la métrica, mejor es la ruta.

 

Dos de las métricas que usan algunos protocolos de enrutamiento dinámicos son:

Conteo de saltos: cantidad de routers que debe atravesar un paquete antes de llegar a su destino. Cada router es igual a un salto.

 

Ancho de banda: es la capacidad de datos de un enlace, a la cual se hace referencia a veces como la velocidad del enlace. la implementación del protocolo de enrutamiento OSPF de Cisco utiliza como métrica el ancho de banda. El mejor camino hacia una red se determina según la ruta con una acumulación de enlaces que tienen los valores de ancho de banda más altos, o los enlaces más rápidos.

 

La velocidad no es una descripción precisa del ancho de banda porque todos los bits viajan a la misma velocidad a través del mismo medio físico. Más precisamente, el ancho de banda se define como la cantidad de bits que pueden transmitirse a través de un enlace por segundo.

 

Cuando se usa el conteo de saltos como métrica, a veces la ruta resultante a veces puede no ser la mejor, si se usa OSPF como protocolo de enrutamiento, entonces R1 elegirá la ruta basándose en el ancho de banda. Los paquetes podrán llegar a destino antes utilizando los dos enlaces  más rápidos, en comparación con el enlace  más lento.

 

1.4.3 Balanceo de carga de mismo costo

Cuando una tabla tiene dos metricas del mismo costo hacia el mismo destino esto se llama metrica del mismo costo. La tabla de enrutamiento tendra la unica red de destino pero mostrara multiples interfaces de salida.

 

Si está configurado correctamente, el balanceo de carga puede aumentar la efectividad y el rendimiento de la red. El balanceo de carga de mismo costo puede configurarse para usar tanto protocolos de enrutamiento dinámico como rutas estáticas.

 

Rutas del mismo costo y de distinto costo

 

Un router puede enviar paquetes a través de múltiples redes aun cuando la métrica no sea igual, siempre que esté usando un protocolo de enrutamiento que tenga esta capacidad. A esto se lo conoce como balanceo de carga con distinto costo. Los EIGRP son los únicos protocolos de enrutamiento que pueden configurarse para el balanceo de carga con distinto costo.

 

1.4.4 Determinación de ruta

El reenvio de paquetes supone dos funciones:

                Funcion de determinación de la ruta

                Funcion de conmutación

La funcion de determinación de la ruta es el proceso que usa para reenviar un paquete. Para determinar el mejor camino el router busca en su tabla de enrutamiento una direccion de red que coincida con la direccion IP de destino.

 

El resultado de esta búsqueda es una de tres determinaciones de ruta:

 

Red conectada directamente: si la dirección IP de destino del paquete pertenece a un dispositivo en una red que está conectada directamente a una de las interfaces del router, ese paquete se reenvía directamente a ese dispositivo.

Red remota: si la dirección IP de destino del paquete pertenece a una red remota, entonces el paquete se reenvía a otro router.

 

Sin determinación de ruta: si la dirección IP de destino del paquete no pertenece ni a una red conectada ni a una remota, y si el router no tiene una ruta predeterminada, entonces el paquete se descarta.

 

1.4.5 Función de Conmutación

La funcion de conmutación es el proceso utilizado por un router para aceptar un paquete en una interfaz y reenviarlo hacia otra interfaz.

Cuando se reenvia un paquete desde una red que está destinado a otra red? El router ejecuta los siguientes tres pasos principales:

 

1. Desencapsula el paquete de la Capa 3 eliminando el encabezado y el tráiler de la trama de Capa 2.

 

2. Examina la dirección IP de destino del paquete IP para encontrar el mejor camino en la tabla de enrutamiento.

 

3. Encapsula el paquete de la Capa 3 en una nueva trama de Capa 2 y reenvía la trama a través de la interfaz de salida.

 

Cuando se reenvía el paquete IP de Capa 3 desde un router al siguiente, el paquete IP permanece sin cambios, salvo el campo Tiempo de vida (TTL). Cuando un router recibe un paquete IP, disminuye el TTL en uno. Si el valor TTL resultante es cero, el router descarta el paquete.

 

Cuando el paquete IP se desencapsula de una trama de Capa 2 y se encapsula en una nueva trama de Capa 2, la dirección de destino del enlace de datos y la dirección de origen cambiarán al reenviar el paquete de un router al siguiente.

 

Es muy probable que el paquete se encapsule en un tipo de trama de Capa 2 diferente de la trama en la que se recibió.

Recuerde que cuando el paquete se dirige desde el dispositivo de origen al dispositivo de destino final, las direcciones IP de Capa 3 no se modifican.

 

Descripción de la determinación de la ruta y las funciones de comunicación

 

Paso1: la PC1 tiene un paquete que se debe enviar a la PC2

La PC1 conoce la red a la que pertenece al ejecutar una operación AND en su propia dirección IP y máscara de subred, lo cual da como resultado su dirección de red. La PC1 ejecuta esta misma operación AND utilizando la dirección IP de destino del paquete y la máscara de subred de la PC1. Si el resultado es el mismo que el de su propia red, la PC1 sabe que la dirección IP de destino se encuentra en su propia red y no necesita reenviar el paquete al gateway predeterminado, el router. Si la operación AND tiene como resultado una dirección de red diferente, la PC1 sabe que la dirección IP de destino no está en su propia red y que debe reenviar este paquete al gateway predeterminado, el router.

 

¿Cómo determina la PC1 la dirección MAC del gateway predeterminado, es decir, el router R1? La PC1 busca en su tabla ARP la dirección IP del gateway predeterminado y su dirección MAC asociada.

 

¿Qué sucede si esta entrada no existe en la tabla ARP? La PC1 envía una solicitud de ARP y el router R1 devuelve una respuesta ARP.

 

Paso 2: el router R1 recibe la trama de Ethernet

 

1. El router R1 examina la dirección MAC de destino, que coincide con la dirección MAC de la interfaz receptora, FastEthernet 0/0. Por lo tanto, R1 copiará la trama en su búfer.

 

2. R1 distingue que el campo Tipo de Ethernet es 0x800, lo cual significa que la trama de Ethernet contiene un paquete IP en la porción de datos de la trama.

 

3. R1 desencapsula la trama de Ethernet.

 

4. Dado que la dirección IP de destino del paquete no coincide con ninguna de las redes de R1 conectadas directamente, el router consulta su tabla de enrutamiento para enrutar este paquete. R1 busca una dirección de red y una máscara de subred en la tabla de enrutamiento que incluya la dirección IP de destino de este paquete como una dirección host en esa red.

 

5. R1 busca la dirección IP del siguiente salto de 192.168.2.2 en su caché ARP para su interfaz FastEthernet 0/1. Si la entrada no se encuentra en el caché ARP, R1 envía una solicitud de ARP desde su interfaz FastEthernet 0/1. R2 envía a cambio una respuesta ARP. Luego, R1 actualiza su caché ARP con una entrada para 192.168.2.2 y la dirección MAC asociada.

 

6. El paquete IP ahora se encapsula en una nueva trama de Ethernet y se reenvía a través de la interfaz FastEthernet 0/1 de R1.

 

Paso 3 : El paquete llega al router R2

1. El router examina la direccion MAC de destino, que coincide con la direccion MAC de la interfaz receptora.

2. R2 distingue que el campo Ethernet contiene una IP en la porcion de datos de trama.

3. R2 desencapsula la trama Ethernet

4. Dado que la dirección IP de destino del paquete no coincide con ninguna de las direcciones de la interfaz del R2, el router consulta su tabla de enrutamiento para enrutar este paquete.

 

5. El paquete IP se encapsula ahora en una nueva trama de enlace de datos, PPP, y se envía a través de la interfaz de salida serial 0/0/0.

 

Paso 4. El paquete llega a R3

1. Recibe la trama y copia la trama de enlace de datos en su bufer.

2. Desencapsula la trama de enlace de datos

3. Busca la dirección IP de destino en la tabla de enrutamiento. Si el paquete es una subred de R3 entonces se manda el paquete al destino directamente.

 

Dado que la interfaz de salida es una red Ethernet conectada directamente, R3 debe resolver la dirección IP de destino del paquete con una dirección MAC de destino.

 

4. R3 busca la dirección IP de destino del paquete de 192.168.4.10 en su caché ARP. Si la entrada no se encuentra en el caché ARP, R3 envía una solicitud de ARP desde su interfaz FastEthernet 0/0. La PC2 envía a cambio una respuesta ARP con su dirección MAC.

 

5. El paquete IP ahora se encapsula en una nueva trama de enlace de datos Ethernet y se envía a través de la interfaz FastEthernet 0/0 de R3.

 

Paso 5: la trama de Ethernet llega a la PC2 con el paquete IP encapsulado

 

1. La PC2 examina la dirección MAC de destino, que coincide con la dirección MAC de la interfaz receptora, su NIC Ethernet. Por consiguiente, la PC2 copiará el resto de la trama en su búfer.

 

2. La PC2 distingue que el campo Tipo de Ethernet es 0x800, lo cual significa que la trama de Ethernet contiene un paquete IP en la porción de datos de la trama.

 

3. La PC2 desencapsula la trama de Ethernet y envía el paquete IP al proceso IP de su sistema operativo.

 

1.6.1 Sumarizacion y revision

El objetivo principal de un router es multiples redes y conectar multiples redes y reenviar paquetes. La tabla de enrutamiento incluye direcciones de red para sus propias interfaces que son las redes conectadas directamente, además de direcciones de red para redes remotas.

 

Los protocolos de enrutamiento dinámico se ajustan automáticamente a los cambios sin intervención alguna del administrador de la red. Los protocolos de enrutamiento dinámico requieren más procesamiento de la CPU y además usan una cierta cantidad de capacidad de enlace para mensajes y actualizaciones de enrutamiento. En muchos casos, una tabla de enrutamiento tendrá tanto rutas estáticas como dinámicas.

 

Los routers toman su decisión principal de reenvío en la Capa 3, la capa de Red. Sin embargo, las interfaces del router participan en las Capas 1, 2 y 3. Los paquetes IP de Capa 3 se encapsulan en una trama de enlace de datos de Capa 2 y se codifican en bits en la Capa 1. Las interfaces del router participan en procesos de Capa 2 asociados con la encapsulación. Por ejemplo, una interfaz Ethernet en un router participa en el proceso ARP como otros hosts en esa LAN.

 

Conclusiones: 

Los router son muy importantes para interconectar redes entre si ya que sin ellos no podríamos comunicarnos a cualquier parte del mundo  porque ellos son los que reciben y envían los paquetes que nosotros mandamos por diferentes redes interconectadas pero claro que estas tiene un ip diferente ya que los router son como una computadora.