Explorando las funciones de enrutamiento

Router

Ruteo es el acto de encontrar un camino a un destino y mover datos a lo largo de este camino desde un origen a un destino. El proceso de enrutamiento usa tablas de enrutamiento, protocolos y algoritmos para determinar el camino más eficiente para reenviar el paquete IP.

Función de un Router

Los router tienen estas dos funciones principales:

Determinación de ruta: las tablas de ruteo y las direcciones de red transmiten paquetes a través de la red, el proceso de ruteo incluye determinar el camino óptimo a través de la red. Los router’s hace esto usando un protocolo de enrutamiento para comunicar la información de la red (su propia tabla de enrutamiento de un router a sus vecinos).
Reenvío de paquetes: después de que la ruta ha sido determinada, el router reenvía los paquetes a través de su interface de red hacia su destino.

Información clave que necesita un Router

En el ejemplo, para que el host en la red 10.120.2.0 se comunique con el host en la red 172.16.1.0 el router necesita la siguiente información:

Dirección destino: el destino (típicamente una dirección IP) de la información que se envía.
Origen de la información: de donde proviene la información (típicamente una dirección IP).
Posibles rutas: la probable ruta para alcanzar el destino desde el origen.
Mejor ruta: la mejor ruta para alcanzar al destino.
Status de la ruta: los caminos conocidos hacia el destino.

Ruteo vs Ruteable

Los protocolos de la capa de red son protocolos de ruteo o protocolos ruteables.

Protocolos ruteables:

Es cualquier protocolo de capa de red que ofrece la suficiente información dentro de su direccionamiento para permitir al paquete dirigir el tráfico de los usuarios.
Define el formato del direccionamiento y usa los campos dentro del paquete. Algunos protocolos ruteables son IP, IPX Internetwork Packet Exchange), AppleTalk, etc.

Protocolos de ruteo

Se determina como serán usados los protocolos de enrutamiento por…

Ofrecen los mecanismos para el intercambio de la información de enrutamiento
Permite a los router actualizar a los demás acerca de los cambios de la red.
Algunos protocolos de enrutamiento son RIP, EIGRP, OSPF y BGP.

Determinación de la ruta

Las tablas de ruteo y las direcciones de red transmiten paquetes a través de la red, el proceso de ruteo incluye determinar el camino óptimo a través de la red y después mover los parques a través de ese camino.

Un router puede usar los siguientes tipos de entradas para seleccionar la mejor ruta:

Rutas Estáticas: Rutas manualmente ingresadas en la tabla de enrutamiento
Rutas dinámicas: Rutas aprendidas de forma dinámica a través de un protocolo de enrutamiento
Rutas por default: una ruta estática o dinámica que informa al router como puede enrutar los paquetes que no se encuentran de forma explícita en la tabla de enrutamiento.

Tabla de enrutamiento

Los routers constantemente aprenden sobre las rutas en la red y guardan esa información en su tabla de ruteo. El router usa esta tabla para tomar decisiones de renvió de paquetes y aprende acerca de estas rutas en uno de estas tres formas:

Redes directamente conectadas
Estáticamente (información de enrutamiento ingresada directamente por el administrador)
Dinámicamente: (cuando un proceso de enrutamiento está corriendo en la red

La información almacenada en la tabla de enrutamiento incluye el destino/siguiente salto y métricas de ruteo. Destino/ siguiente salto dice si la red esta disponible como directamente conectada o a través de la adyacencia de con un router vecino.

Protocolos de enrutamiento Dinámico

Los protocolos de enrutamiento usan sus propias reglas para construir y actualizar las tablas de enrutamiento automáticamente. Las métricas de ruteo son medidas utilizadas para escoger la mejor ruta. Diferentes protocolos utilizan diferente métricas, las métricas más comunes son las siguientes:

Ancho de banda: la capacidad de datos de un enlace.
Retraso: el tiempo requerido para transportar datos de un origen a un destino. Este depende del ancho de banda de los links intermedios, el retraso en los puertos de cada router, la congestión y la distancia.
Carga: la cantidad de actividad en una red.
Confiabilidad: la tasa de error de cada enlace de red
Conteo de saltos: el número de routers que el paquete debe de atravesar a través de la red para alcanzar un destino.
Costo: un valor arbitrario basado en el ancho de banda, “gasto” y otras métricas asignadas por el administrador.

Métodos de ruteo

Los protocolos de enrutamiento son designados entorno a uno de los siguientes métodos de ruteo:

Vector distancia: los routers que usan un routeo basado en vector distancia comparten la información de la tabla de enrutamiento con todos los demás, este método de actualización es llamado “ruteo por rumor” en donde cada router recibe una actualización directamente de su vecino, en la imagen, el router B comparte información con router A y C. Router C comparte información de ruteo con router B y D. En este caso la información de ruteo en esta basado en métricas de vector distancia (número de saltos). Cada router incremente su métrica conforme va pasando por cada uno (incrementa el conteo de saltos). La acumulación de la distancia mantiene un seguimiento de la distancia de la ruta entre cualquiera de los dos puntos de la red, pero ¡! Los routers no conocen la topología exacta de la red. RIP es un ejemplo de protocolo Vector Distancia.

Estado de enlace: los algoritmos basado en estado de enlace (comúnmente conocidos como SPF [Shortes Path Firts]) mantiene una base de datos de la información de la topología diferencia de los algoritmos vector distancia, el ruteo de Estado de Enlace mantiene un conocimiento completo de la distancia de la de los routers y de cómo están interconectados, la información de la red es compartida en forma de actualizaciones de estado de enlace (LSA [link State Advertisements]). La siguiente imagen muestra como el routeo de estado de enlace ofrece una mejor escalabilidad que el enrutamiento vector distancia por las siguientes razones:

Estado de Enlace solo envía los cambios de la topología. Vector distancia envía la tabla de ruteo completa
Las actualizaciones de Estado de Enlace envía menos actualizaciones en comparación con los vector distancia.
Estado de Enlace usa dos estados jerárquicos (áreas y sistemas autónomos) los cuales limitan el alcance de los cambios en el enrutamiento.
Estado de Enlace soporta direccionamiento sin clase y sumarizacion.
El enrutamiento Estado de Enlace converge más rápido y es más robusto antes los loops de ruteo, pero requiero más recurso de memoria y estricto diseño de red.

OSPF e IS-IS son ejemplos de protocolos Estados de Enlace

Protocolos Vector Distancia Avanzados. Combina aspectos tanto de protocolos Vector Distancia y Estado de Enlace. Balanceando un ruteo hibrido de Vector Distancia con métricas más precisas. Pero a diferencia de los protocolos Estado de Enlace este actualiza solo cuando hay un cambio en la topología, con este ruteo hibrido ofrece convergencia más rápida mientras que limita el uso de recursos de la red como son el ancho de banda, memoria y carga en el procesador. EIGRP es un ejemplo de un protocolo Vector Distancia Avanzado.

Configuración de ruteo estático

Para configurar una ruta estática en un router cisco ingresamos el siguiente comando desde el submodo de configuración global:

ip route [ip de red destino] [mascara de subred de la red destino] {dirección del siguiente salto | interface de salida]}

Este es un ejemplo:

RouterB(config)#ip route 172.17.0.0 255.255.0.0 172.16.0.1

En este ejemplo se le la instrucción al router de renviar a la IP 172.16.0.1 cual quiere paquete que tenga como destino cualquier dirección del rango 172.17.0.0 a la 172.17.255.255

El parámetro distancia define la distancia administrativa para esta ruta. El valor distancia es un nombre de 1 a 254 (1 es el valor por default), esto refiere la distancia en saltos, por ejemplo la distancia 1 significa que el destino está a un salto de distancia, si el router tiene dos rutas hacia el mismo destino, el router con la menor distancia es usada.

El parámetro permanent especifica que esa ruta no deberá ser removida aun cuando la interface esta abajo.

Ruta por Default

Una ruta por default es un tipo de ruta especial que define una dirección de red y su máscara de subred a todos 0s. La ruta por default direcciona cualquier paquete que no este especificado en tabla de ruteo hacia el siguiente salto. Por default si un router recibe un paquete con una red destino que no está presente en la tabla de ruteo, este descarta el paquete. Cuando una ruta por default es especificada, el router no descarta el paquete, en su lugar lo reenvía a la dirección especificada en la ruta por default.

Para configurar una ruta por default en un router cisco se ingresa el siguiente comando desde el submodo de configuración global.

Ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [dirección IP de router del siguiente salto |interface de salida]

Por ejemplo el siguiente comando configura un router para direccionar todos los paquetes cuyo destino no se especifica en la tabla de ruteo:

Router_A#show ip route 
Codes: L - local, C - connected, S - static, R - RIP, M - mobile, B - BGP
D - EIGRP, EX - EIGRP external, O - OSPF, IA - OSPF inter area
N1 - OSPF NSSA external type 1, N2 - OSPF NSSA external type 2
E1 - OSPF external type 1, E2 - OSPF external type 2, E - EGP
i - IS-IS, L1 - IS-IS level-1, L2 - IS-IS level-2, ia - IS-IS inter area
* - candidate default, U - per-user static route, o - ODR
P - periodic downloaded static route
Gateway of last resort is 172.16.1.2 to network 0.0.0.0
10.0.0.0/24 is subnetted, 14 subnets
D 10.1.10.0/24 [90/130816] via 192.168.1.2, 00:03:33, GigabitEthernet0/0
D 10.1.20.0/24 [90/130816] via 192.168.1.2, 00:03:33, GigabitEthernet0/0
D 10.1.30.0/24 [90/130816] via 192.168.1.2, 00:03:33, GigabitEthernet0/0
D 10.1.40.0/24 [90/130816] via 192.168.1.2, 00:03:33, GigabitEthernet0/0
D 10.1.50.0/24 [90/130816] via 192.168.1.6, 00:03:20, GigabitEthernet0/2
D 10.1.60.0/24 [90/130816] via 192.168.1.6, 00:03:20, GigabitEthernet0/2
D 10.1.70.0/24 [90/130816] via 192.168.1.6, 00:03:20, GigabitEthernet0/2
D 10.1.80.0/24 [90/130816] via 192.168.1.6, 00:03:20, GigabitEthernet0/2
S 10.2.1.0/24 [1/0] via 192.168.1.6
S 10.3.1.0/24 [1/0] via 192.168.1.6
S 10.4.1.0/24 [1/0] via 192.168.1.6
S 10.5.1.0/24 [1/0] via 192.168.1.6
S 10.100.1.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0
S 10.200.1.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/0
172.16.0.0/16 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masks
C 172.16.1.0/24 is directly connected, GigabitEthernet0/1
L 172.16.1.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/1
192.168.1.0/24 is variably subnetted, 4 subnets, 2 masks
C 192.168.1.0/30 is directly connected, GigabitEthernet0/0
L 192.168.1.1/32 is directly connected, GigabitEthernet0/0
C 192.168.1.4/30 is directly connected, GigabitEthernet0/2
L 192.168.1.5/32 is directly connected, GigabitEthernet0/2
S* 0.0.0.0/0 [1/0] via 172.16.1.2
Router_A#