Diseño de Redes CorporativasUna metodología descendente

Capítulo Siete

Selección de Protocolos de Conmutación y Enrutamiento

Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer

Traducción: Emilio Hernández

Elección de Conmutación y Enrutamiento

• Conmutación– Conmutación capa 2 (switching)– Conmutación multicapas– Mejoras al Protocolo de Arbol Cobertor (STP) s– Tecnologías VLAN

• Enrutamiento – Estático o dinámico– Protocolos de Vector de Distancia y Estado de

Enlaces– Interior y exterior

Criterios de Selección para Protocolos de Conmutación y Enrutamiento

• Si son protocolos abiertos

• Características del tráfico de la red

• Ancho de banda, memoria y uso de CPU

• El número de nodos soportados

• La capacidad de adaptarse rápidamente a los cambios

• Soporte de autenticación

Toma de Decisiones

• Se deben establecer las metas

• Se deberían explorar muchas opciones

• Se deberían estudiar las consecuencias de las decisiones

• Se deberían hacer planes de contingencia

• Se puede usar una tabla de decisión

Ejemplo de Tabla de Decisión

Tareas de la Conmutación (Switching)

• Reenviar tramas transparentemente

• Aprender qué puerto usar para cada dirección MAC (backward learning)

• Reenviar las tramas por todos los puertos mientras no se sabe qué puerto usar

• Filtrar las tramas de puertos de salida que no incluyen la dirección de destino

• Siempre reenviar por todos los puertos las tramas de difusión y multicast

Tabla de reenvío en un Suiche

Dirección MAC Puerto

1

2

3

08-00-07-06-41-B9

00-00-0C-60-7C-01

00-80-24-07-8C-02

Suiches Multicapas

• Enrutan a nivel IP

• Arquitectura de conmutación

• Soluciones de Cisco:– Protocolo de Conmutación Multicapas

(Multilayer Switching Protocol, MLSP)

Mejoras al STP

• Revisar de acuerdo a las marcas

• Por ejemplo, en Cisco– PortFast

– UplinkFast y Backbone Fast

– Detección de enlace unidireccional

– Loop Guard

Enlaces Redundantes

Nivel de Acceso

Nivel de Distribución

Nivel deNúcleo

Suiche A

Suiche B Suiche C

Enlace primario

Enlace secundarioX

X

X = bloqueado por STP

• Si un enlace falla, ¿cuánto tarda el STP en recuperarse?

• Usar UplinkFast para acelerar la convergencia

Protocolos de Transporte de Información de VLANs

• IEEE 802.1Q– Estándar de IEEE– Protocolo de marcado (tagging protocol)

• VLAN Trunk Protocol (VTP)– Protocolo de gestión de VLANs

• Inter-Switch Link (ISL)– Propiedad de Cisco– Protocolo de marcado (tagging protocol)

Selección de Protocolos de Enrutamiento

• Todos tienen la misma meta general:– Compartir información sobre alcanzabilidad

entre enrutadores

• Se diferencian en varios aspectos:– Interiores vs exteriores– La métricas que soportan– Dinámicos vs Estáticos vs Ruta por defecto– Vector de Distancias vs Estado de Enlaces – Basados en clases o con máscara – Escalabilidad

Protocolos Interiores vs Exteriores

• Los protocolos de enrutamiento interiores se usan dentro de un sistema autónomo

• Los protocolos exteriores se usan entre sistemas autónomos

Sistema autónomo (dos definiciones frecuentes):

“Conjunto de enrutadores que presentan una política común de enrutamiento entre ellos”

“Una red o conjunto de redes que están bajo el control administrativo de la misma entidad”

Métricas de Protocolos de Enrutamiento

• Métrica: factor usado por un algoritmo de enrutamiento para decidir qué rutas son mejores

• Ejemplos de métricas:– Ancho de banda - capacidad– Retardo - tiempo– Carga – cantidad de tráfico de red – Confiabilidad – tasa de errores– Número de saltos – número de enrutadores que un

paquete debe atravesar antes de llegar a su red de destino

– Costo – valor arbitrario definido por el protocolo o el administrador

Algoritmos de Enrutamiento• Enrutamiento estático

– Calculado con anticipación, fuera de línea

• Enrutamiento por defecto– “Si no reconoces el destino, envíalo al Enrutador X”

• Protocolo de enrutamiento dinámico– Algoritmos de Vector de Distancias

– Algoritmos de Estado de Enlaces

• Otros– Por ejemplo, enrutamiento por demanda, de Cisco

• Enrutamiento para redes sencillas (hub-and-spoke)

• Usa un protocolo de descubrimiento (Cisco Discovery Protocol, CDP)

Ejemplo de Enrutamiento Estático

Enrutador A(config)#ip route 172.16.50.0 255.255.255.0 172.16.20.2

Enviar paquetes para sub-red 50 to 172.16.20.2 (Enrutador B)

e0 e0e0

s0 s1s0 s0

Enrutador A Enrutador B Enrutador C

Nodo A Nodo CNodo B

172.16.10.2 172.16.30.2 172.16.50.2

172.16.20.1 172.16.40.1

172.16.10.1 172.16.30.1 172.16.50.1

172.16.20.2 172.16.40.2

Ejempo de Enrutamiento por Defecto

Enrutador A(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.20.2

Si no es local, enviar a 172.16.20.2 (Enrutador B)

e0 e0e0

s0 s1s0 s0

Enrutador A Enrutador B Enrutador C

Nodo A Nodo CNodo B

172.16.10.2 172.16.30.2 172.16.50.2

172.16.20.1 172.16.40.1

172.16.10.1 172.16.30.1 172.16.50.1

172.16.20.2 172.16.40.2

Enrutamiento de Vector de Distancias

• El enrutador mantiene una tabla de rutas que tiene redes conocidas, la dirección (vector) a cada red, y la distancia a cada red

• El enrutador periodicamente (p.e cada 30 segundos) transmite la tabla de rutas vía un paquete de difusión que le llega a todos los enrutadores de los segmentos locales

• El enrutador actualiza la tabla de rutas, si es necesario, basándose en la información recibida

Tablas de Rutas de Vector de Distancias

Enrutador A

Enrutador B

172.16.0.0 192.168.2.0

Red Distancia Enviar a

172.16.0.0 0 Port 1192.168.2.0 1Enrutador B

Red Distancia Enviar a

192.168.2.0 0 Port 1 172.16.0.0 1Enrutador A

Tabla de Rutas del Enrutador A Tabla de Rutas del Enrutador B

Enrutamiento de Estado de Enlaces• Los enrutadores envían actualizaciones sólo

cuando hay un cambio

• Un enrutador que detecta un cambio crea un anuncio de estado de enlaces (LSA) y lo envía a sus vecinos

• Los vecinos propagan el cambio a sus vecinos (inundación)

• Los enrutadores actualizan su base de datos topológica, si es necesario

Estado de Enlaces vs Vector de Distancias

• El algoritmo de Vector de Distancias mantiene una lista de redes, con el siguiente salto y una métrica de distancia

• Los algoritmos de Estado de Enlaces mantienen una base de datos de enrutadores y enlaces entre ellos– Los algoritmos de estado de enlaces representan la red

como un grafo, no como una lista

– Cuando ocurren cambios, los algoritmos de estado de enlaces aplican el algoritmo de camino mínimo de Dijkstra entre cada par de nodos

Elección de protocolo de enrutamiento dinámico

Vector de Distancias

• Simple, topología plana

• Topología “Hub-and-spoke”

• No necesita administradores de red muy experimentados

• Adecuado si el tiempo de convergencia no importa mucho

Estado de Enlaces

• Topología jerárquica

• Requiere administradores con más experiencia

• Adecuado si el tiempo de convergencia es crítico

Protocolos Dinámicos de Enrutamiento en IP

Vector de Distancias

• RIP (Routing Information Protocol) Versiones 1 y 2

• IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

• EIGRP (Enhanced IGRP)

• BGP (Border Gateway Protocol)

Estado de Enlaces

• OSPF (Open Shortest Path First)

• IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)

RIP (Routing Information Protocol)• El primer protocolo de enrutamiento estándar desarrollado

para TCP/IP

– RIP Versión 1 está documentado en RFC 1058 (1988)

– RIP Versión 2 está documentado en RFC 2453 (1998)

• Fácil de configurar y mantener

• Difunde su tabla de rutas cada 30 segundos; 25 rutas por paquete

• Usa una métrica simple (número de saltos) para medir la distancia a una red de destino; el máximo número de saltos es 15

Características de RIP Versión 2

• Incluye la máscara de sub-red en las actualizaciones de rutas

– Soporta enrutamiento de prefijo (sin clases, superredes)

– Soporta enmascaramiento de sub-red de longitud variable (VLSM)

• Incluye un método simple de autenticación

OSPF (Open Shortest Path First)

• Estándar abierto, definido en RFC 2328

• Se adapta a los cambios rápidamente

• Soporta redes muy grandes

• No usa mucho ancho de banda

• Autentica los mensajes del protocolo para cumplir metas de seguridad

Métrica OSPF

• Usa un valor (adimensional) llamado Costo. El administrador de la red asigna un Costo OSPF a cada interfaz de enrutador en el camino a una red. Mientras más bajo es el Costo más probable es que esa interfaz se elija para reenviar el tráfico.

• En ocasiones hay costos por defecto. En un enrutador Cisco, Costo=100,000,000/ancho de banda de la interfaz (una interfaz ethernet de 100-Mbps tiene Costo=1)

Areas OSPF conectadas a través de Enrutadores de Borde de Area (ABR)

Area 1 Area 3Area 2

Area 0 (Backbone)

ABR ABRABR

IS-IS

• Intermediate System-to-Intermediate System

• Protocolo de estado de enlaces

• Diseñado por ISO para protocolos OSI

• El IS-IS integrado también maneja IP

BGP, Border Gateway Protocol

• Permite a los enrutadores de diferentes sistemas autónomos intercambiar información de enrutamiento

– Protocolo de enrutamiento exterior

– Usado en Internet por una gran cantidad de ISPs y compañías grandes

• Soporta agregación de rutas

• La métrica principal es la longitud de la lista de números de sistemas autónomos, aunque BGP también tiene enrutamiento basado en políticas

Resumen• La selección de protocolos de conmutación y

enrutamiento debería basarse en el análisis de – Metas– Escalabilidad y características de rendimiento de los

protocolos

• En suiches modernos se usan puentes transparentes– Otras opciones involucran mejoras al STP y

protocolos para transportar información de VLANs – Hay dos tipos principales de protocolos enrutamiento

y varias alternativas dentro de cada tipo

Repaso

• ¿Qué factores ayudan a decidir si enrutamiento de vector de distancias o de estado de enlaces es el mejor para su diseño?

• ¿Qué factores ayudan a seleccionar un protocolo de enrutamiento específico?

• ¿Por qué el enrutamiento estático y por defecto aún juegan un rol en los diseños modernos de redes?