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Ing. LILIANA GUTIERREZ RANCRUEL
Diseño y administración de Redes
Conceptos Básicos sobre Networking
Principios básicos de enrutamiento
ContenidoProtocolos enrutadosProtocolo 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?
IntroducciónProtocolo = 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
datosdatos
datosdatos
datos datos
datos
• Envío de datos entre redes
Protocolos enrutadosProtocolos enrutados
Protocolos de enrutamientoProtocolos de enrutamiento
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 asignar las direcciones de red y de hosts.
Protocolos enrutadosManejo de Identificación (RED, HOST)Máscara de Red
Protocolos enrutadosMáscara 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
DireccionamientoInformación de control
Secuencia de Encapsulamiento de Routing
OSIApplication
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 Org198.150.11.34
IP Dest198.150.11.163
Verifica
IP Org198.150.11.34
IP Dest198.150.11.163
Verifica
Servicios de envíoNO Orientados a CONEXIÓN
Paquetes enviados por distintas rutas.NO se comunica con el destino antes de enviar el paquete.Conmutación de paquetes.
Servicios de envíoOrientados a CONEXIÓN
Establece una conexión entre remitente y destinatario antes de transferir datos.
Conmutación de circuitos (Paquetes viajan en secuencia)
Protocolo IPNo orientado a ConexiónTCP (Capa 4), añade servicios orientados a conexiónPaquete IP = Cabecera IP + Datos de capas superiores
Versión de IpFijado a 4
Longitud del encabezado IPEn palabras de 32 bitsUsualmente es 5
Conocido como Differenciated Service Code Point (DSCP)Usualmente fijado a 0Nivel de importancia asignado por un protocolo de capa superior. (Calidad de servicio)
Precedencia D T R 0 00 1 2 3 4 5 6 7 Precedencia
111 – Network Control110 – Internetwork control101 – Critical functions100 – Flash Override011 – Flash010 – Immediate001 – Priority000 – Routine
0 = Normal Delay 1= Low Delay0 = Normal Throughput 1 = High Throughput0 = Normal Reliability 1 = High Reliabitity
DTR
Protocolo IPLongitud en Bytes del paqueteHeader + Datos
Identifica el datagrama actualUsado en el re-ensamble
Los 2 primeros bits controla la fragmentación
- DF MF
0 1 2
Don’t Fragmented Flag
1 = No se fragmenta0 = puede fragmentarse
More Fragments Flag
1 = Fragmento0 = Ultimo fragmento
Protocolo IP
Usado para ensamblar los fragmentos de datagramasMedido en 8 Octetos
Ver
Source Address
Destination Address
1280 Octetos de datos
Time to Live Protocol
0 0 0 Fragment Offset = 0Id = 1956
Total Length = 1300ToSIHL
Header Checksum
FragmentaciónFragmentación
Ver
Source Address
Destination Address
512 Octetos de datos
Time to Live Protocol
0 0 1 Fragment Offset = 0Id = 1956
Total Length = 532ToSIHL
Header Checksum
Ver
Source Address
Destination Address
512 Octetos de datos
Time to Live Protocol
0 0 1 Fragment Offset = 64Id = 1956
Total Length = 532ToSIHL
Header Checksum
Ver
Source Address
Destination Address
256 Octetos de datos
Time to Live Protocol
0 0 0 Fragment Offset = 128Id = 1956
Total Length = 276ToSIHL
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 Operation1 0 2 var Security1 0 3 var Loose Source Routing0 2 4 var Internet TimeStamp1 0 5 var Extended Security0 0 7 var Record Route1 0 8 4 Stream Identifier1 0 9 var Strict Source Routing
0 = Copy on fragmentation1 = Don’t copy en fragmentation
0 = Control2 = 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 rellenoGarantiza que la cabecera sea múltiplo de 32 bitsCeros
DISPOSITIVOS DE CAPA
3
RoutersUn 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.
Bridges\Switches vs RoutersBridges 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 redRouters 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 UnicosLos Routers conectan dos o mas redes únicas.
Ejemplo
RouterRed A
Red B
Red C
A1B1
C1A2
B2
Dispositivo A2 desea enviar datos al dispositivo B21. 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.)
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)
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.
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 destinoConsulta 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 EnrutamientoLuego 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 - TiposRIP: 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 eficientede un dispositivo a otro
1) Mantener la tablas de enrutamiento y comunicar los cambios en la red a otros routers
2) 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 EnrutamientoProtocolo EnrutadoProtocolo 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 EnrutamientoProtocolo 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
Tipo de protocolo
Asociación entre destino/siguiente salto Métrica de enrutamiento
Interfaces de salida
Protocoloenrutamiento
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 diseñoObjetivos de diseño MétricasMétricas
Métricas de EnrutamientoSon 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 EnrutamientoExisten 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 EstáticoExisten 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 - Distancia• su única métrica es el número de saltos• Número Maximo de saltos es 15• Se Actualiza cada 30 segundos por medio de broadcast• No siempre usa la ruta más rápida para los paquetes• Genera gran cantidad de tráfico de por sus actualizaciones
Routing Indirecto
Gateway por Defecto
Router
11.0.0.2
Fuente
11.0.0.1
12.0.0.2
Destino
12.0.0.1
MAC Header IP Header
DATADestination MAC: MAC1
MAC1
MAC2
Source MAC: MAC2
Destination IP: 12.0.0.2
Source IP: 11.0.0.2
Tabla de RoutingNetwork 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
E1S0
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
E1S0
S1
E0
S0
S1 E0
E1
Host1Host2
SourceDestination
MAC Header IP Header
DATADestination 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
11.0.0.216.0.0.2
MAC1
MAC2
MAC3
MAC4 MAC5
MAC6
MAC7
MAC8
Routing con RIP
Router 1
Router 2
Router 3
E0
E1S0
S1
E0
S0
S1 E0
E1
Host1Host2
SourceDestination
Subnet 1
Subnet 2 Subnet 3
Subnet 4
Subnet 5 Subnet 6
Subnet 7
11.0.0.216.0.0.2
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
E1S0
S1
E0
S0
S1 E0
E1
Host1Host2
SourceDestination
MAC Header IP Header
DATADestination 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
11.0.0.216.0.0.2
MAC1
MAC2
MAC3
MAC4 MAC5
MAC6
MAC7
MAC8
Routing con RIP
Router 1
Router 2
Router 3
E0
E1S0
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
E1S0
S1
E0
S0
S1 E0
E1
Host1Host2
SourceDestination
MAC Header IP Header
DATADestination 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
11.0.0.216.0.0.2
MAC1
MAC2
MAC3
MAC4 MAC5
MAC6
MAC7
MAC8
Routing con RIP
Router 1
Router 2
Router 3
E0
E1S0
S1
E0
S0
S1 E0
E1
Host1Host2
SourceDestination
Subnet 1
Subnet 2 Subnet 3
Subnet 4
Subnet 5 Subnet 6
Subnet 7
11.0.0.216.0.0.2
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
E1S0
S1
E0
S0
S1 E0
E1
Host1Host2
SourceDestination
MAC Header IP Header
DATADestination 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
11.0.0.216.0.0.2
MAC1
MAC2
MAC3
MAC4 MAC5
MAC6
MAC7
MAC8
PROTOCOLOS DE GATEWAY INTERIOR (IGP) Y
PROTOCOLO DE GATEWAY EXTERIOR (EGP)
IGP y EGP Sistema autónomoSistema autónomo = Red o conjunto de redes bajo un
dominio administrativo común. (Ej Cisco corp, ETB) IGPIGP = Interior Gateway Protocol
Enrutan dentro de un sistema autónomoRIP 1, RIP 2, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS
EGP = Exterior Gateway ProtocolEnrutan entre sistemas autónomos
Interior Gateway Protocols IGP
Los Protocolos IGP enrutan datos en un sistema autónomo. Ejemplos de IGP’s son:• RIP • IGRP • EIGRP • OSPF
Los Protocolos EGP enrutan datos entre sistemas autónomos.
Los Autonomous systems son colecciones o conjuntos de redes que crean una simple internetwork.
Un ejemplo de un EGP es BGP (Border Gateway Protocol), que es el protocolo de enrutamiento exterior primario de la Internet.
Exterior Gateway Protocols EGP
Estado de enlace y Vector Distancia
Vector DistanciaVector 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 EnlaceEstado de Enlace
Protocolos de enrutamientoRIPRIP
Vector distancia Métrica: Saltos Máx saltos: 15 Enrutamiento con clase
RIP v2RIP v2
Vector distancia Métrica: Saltos Enrutamiento sin clase
IGRPIGRP
Vector distancia Grandes redes Varias métricas (retardo,
ancho de banda, carga, confiabilidad)
Enrutamiento con clase
EIGRPEIGRP
Vector distancia Más eficiente Rápida convergencia Híbrido
OSPFOSPF
Estado enlace IETF 1988 Redes grandes y
escalables
BGPBGP
Entre sistemas autónomos
Usado por ISPs Enrutamiento basado
en políticas y reglas
IS-ISIS-IS
Estado enlace Similar a OSPF
Enrutado vs EnrutamientoProtocolo EnrutadoProtocolo 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 EnrutamientoProtocolo 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