Protocolos de EnrutamientoEstado-enlaceTabla de ContenidoGeneralidadesEncaminamiento | Parmetros Clasificacin de los Mtodos de EncaminamientoEstticos | DinmicosAlgoritmos de Estado de EnlaceFuncionamientoProtocolos de Estado de EnlaceEstado Enlace vrs. Vector DistanciaConstruccin de una Base de Datos Estado-EnlaceCaso de Estudio: Proyecto ZebraGENERALIDADESEncaminamientoEs la funcin de buscar un camino entre todos los posibles en una red de paquetes cuyas topologas poseen una gran conectividad. Dado que se trata de encontrar la mejor ruta posible, lo primero ser definir qu se entiende por mejor ruta y en consecuencia cul es la mtrica que se debe utilizar para medirla.ParmetrosMtrica de la RedEs un valor que toman los diferentes protocolos de enrutamiento para poder determinar cual es la mejor ruta hacia una red de destino.Mejor RutaEntendemos por mejor ruta aquella que cumple las siguientes condiciones:Consigue mantener acotado el retardo entre pares de nodos de la red.Consigue ofrecer altas cadencias efectivas independientemente del retardo medio de trnsitoPermite ofrecer el menor costo.

CLASIFICACION DE LOS METODOS DE ENCAMINAMIENTODeterminsticos o EstticosNo tienen en cuenta el estado de la subred al tomar las decisiones de encaminamiento. Las tablas de encaminamiento de los nodos se configuran de forma manual y permanecen inalterables hasta que no se vuelve a actuar sobre ellas. Por tanto, la adaptacin en tiempo real a los cambios de las condiciones de la red es nula.Adaptativos o DinmicosSon ms tolerantes a cambios en la subred tales como variaciones en el trfico, incremento del retardo o fallas en la topologa. Se puede clasificar a su vez en tres categoras, dependiendo de donde se tomen las decisiones y del origen de la informacin intercambiada:CentralizadoTodos los nodos de la red son iguales excepto un nodo central que es quien recoge la informacin de control y los datos de los dems nodos para calcular con ellos la tabla de encaminamiento. Este mtodo tiene el inconveniente de que consume abundantes recursos de la propia red.DistribuidoEste tipo de encaminamiento se caracteriza porque el algoritmo correspondiente se ejecuta por igual en todos los nodos de la subred. Cada nodo recalcula continuamente la tabla de encaminamiento a partir de dicha informacin y de la que contiene en su propia base de datos. A este tipo pertenecen dos de los ms utilizados en Internet que son los algoritmos por vector de distancias y los de estado de enlace.AisladoSe caracterizan por la sencillez del mtodo que utilizan para adaptarse al estado cambiante de la red. Su respuesta a los cambios de trfico o de topologa se obtiene a partir de la informacin propia y local de cada nodo. Un caso tpico es el encaminamiento por inundacin cuyo mecanismo consiste en reenviar cada paquete recibido con destino a otros nodos, por todos los enlaces excepto por el que lleg.

ALGORITMOS DE ESTADO ENLACEEnrutamiento con Algoritmos DistribuidosEl encaminamiento mediante algoritmos distribuidos constituye el prototipo de modelo de encaminamiento adaptativo. Los algoritmos se ejecutan en los nodos de la red con los ltimos datos que han recibido sobre su estado y convergen rpidamente optimizando sus nuevas rutas.

El resultado es que las tablas de encaminamiento se adaptan automticamente a los cambios de la red y a las sobrecargas de trfico. A cambio, los algoritmos tienen una mayor complejidad. Existen dos tipos principales de algoritmos de encaminamiento adaptativo distribuido.Algoritmos por vector de distanciasEstos mtodos utilizan el algoritmo de Bellman-Ford. Busca la ruta de menor coste por el mtodo de bsqueda indirecta El vector de distancias asociado al nodo de una red, es un paquete de control que contiene la distancia a los nodos de la red conocidos hasta el momento.Cada nodo enva a sus vecinos las distancias que conoce a travs de este paquete. Los nodos vecinos examinan esta informacin y la comparan con la que ya tienen, actualizando su tabla de encaminamiento.Ejemplos de protocolos por vector de distancias: RIP (versin 1 y 2), IGRP.

Algoritmos de estado de enlaceEste tipo de encaminamiento se basa en que cada nodo llegue a conocer la topologa de la red y los costes (retardos) asociados a los enlaces, para que a partir de estos datos, pueda obtener el rbol y la tabla de encaminamiento tras aplicar el algoritmo de coste mnimo (algoritmo de Dijkstra) al grafo de la redLos protocolos estado de enlace incluyen OSPF e IS-IS.

FUNCIONAMIENTO: ESTADO ENLACECOMO FUNCIONA:Lo podemos dividir en cinco pasos fundamentales:Descubrir a sus vecinos y sus direccionesLo primero que debe hacer un router al activarse es averiguar quienes son sus vecinos. Para ello, manda un paquete especial dependiendo que protocolo se utiliza, si es OSPF utilizara HELLO por cada lnea punto a punto. Todo router que reciba este paquete debe responder indicando su identidad. Medir el costo a cada uno de sus vecinosPara medir el retardo a cada nodo, el router manda un paquete especial ECHO a travs de la lnea el cual debe volver a su origen. El tiempo de ida y vuelta dividido entre dos nodos da una aproximacin razonable del costo a cada vecino de la red.Construir el paquete con la informacin recabadaEl siguiente paso consiste en que cada router construye un paquete con todos los datos que informan del estado de la red. La estructura de este paquete es la siguiente:

Identidad del routerSecuenciaEdadLista de nodos vecinosEl problema de esta etapa es el momento de la creacin de estos paquetes. Hay varias alternativas como hacerlo de manera peridica o bien cuando haya ocurrido un evento en la red como la cada de un nodo.

FUNCIONAMIENTO: ESTADO ENLACEEnviar este paquete al resto de routersEs la parte ms complicada del algoritmo. Bsicamente lo que hace, es repartir el paquete por toda la red por inundacin. Para controlarla, cada paquete incluye un nmero de secuencia que aumenta con cada paquete nuevo enviado. Cada router contiene una tabla con toda la informacin de tal manera que:Si recibe un paquete nuevo, este se enva por todas las lneas excepto por la que llega.Si se trata de un duplicado, lo elimina.Si es un paquete con secuencia menor que el mayor visto hasta el momento, lo rechaza.A pesar de todo, surgen ciertos problemas como el reinicio de la secuencia. Si ocurre esto, se producir un caos en la red. Este problema se soluciona usando secuencias de 32 bits, lo suficientemente grandes para no tener que poner la secuencia a 0 suponiendo que se enva un paquete por segundo. Otros conflictos surgen en el caso de cada de un router (reinicio del nmero de secuencia) o si se recibe un nmero de secuencia equivocado por haberse modificado alguno de sus bits durante la transmisin.La solucin para esto, es introducir la edad de cada paquete e ir disminuyndola en un intervalo pequeo de tiempo. Cuando la edad llegue a 0, estos paquetes son descartados. Adems, este mtodo permite que los paquetes no circulen de manera indefinida por la red.Calcular la ruta mnima al resto de routersUna vez que el router ha completado la recopilacin de informacin, puede construir el grafo de la subred. De esta manera, se puede utilizar el algoritmo de Dijkstra para calcular el camino ms corto a todos los nodos.

PROTOCOLOS DE ESTADO DE ENLACELos algoritmos basados en el estado de enlace son muy utilizados en las redes actuales. Uno de los protocolos ms importantes que lo usan es el OSPF.Otro a destacar es el IS-IS (Intermediate System-Intermediate System o sistema intermedio-sistema intermedio) diseado por DECnet y adoptado por la ISO. IS-IS se usa en varios backbone de Internet como el antiguo NSFNET.OSPFEs un protocolo de encaminamiento jerrquico de pasarela interior o IGP (Interior Gateway Protocol), que usa el algoritmo SmoothWall Dijkstra enlace-estado (LSE - Link State Algorithm) para calcular la ruta ms idnea.Su medida de mtrica se denomina cost, y tiene en cuenta diversos parmetros tales como el ancho de banda y la congestin de los enlaces. OSPF construye adems una base de datos enlace-estado (link-state database, LSDB) idntica en todos los routers de la zonaPuede operar con seguridad usando MD5 para autenticar sus puntos antes de realizar nuevas rutas y antes de aceptar avisos de enlace-estado.IS-ISBsicamente maneja una especie de mapa con el que se fabrica a medida que converge la red. Es tambin un protocolo de Gateway interior (IGP). Este protocolo esta descrito por el RFC 1142.El funcionamiento de IS-IS consiste en mandar una imagen de la topologa de la red sobre la que se calculan las rutas mnimas. Cada router indica las direcciones de la capa de red que pueden ser alcanzadas directamente. Muchas mejoras de IS-IS fueron adaptadas por OSPF. La diferencia fundamental es que IS-IS puede llevar informacin sobre varios protocolos de capa de red

ESTADO ENLACE vrs. VECTOR DISTANCIAConvergenciaLa convergencia ocurre cuando todas las tablas de enrutamiento de los routers se encuentran en un estado de uniformidad. La red ha convergido cuando todos los routers tienen informacin completa y precisa sobre la red. El tiempo de convergencia es el tiempo que los routers tardan en compartir informacin, calcular las mejores rutas y actualizacin sus tablas de enrutamiento. Una red no es completamente operativa hasta que la red haya convergido; por lo tanto, la mayora de las redes requieren tiempos de convergencia breves.Parmetros de ComparacinAncho de banda. Puesto que la mtrica de retardo es la longitud de la cola, el vector distancia no considera el ancho de banda usado. Antes de 1979 el mximo ancho de banda era de 56 kbit/s posteriormente se modernizaron las lneas a 230 kbit/s o incluso a 1,5 Mbit/s lo que hizo necesario el uso de mejores tcnicas.Convergencia. El algoritmo por vector distancia tarda demasiado en converger an con la tcnica del horizonte dividido.Informacin de la red. En encaminamiento por vector distancia, cada router enva informacin slo a sus vecinos, pero esta es sobre toda la red. Sin embargo el encaminamiento por EE enva a todos los nodos de la red, pero su informacin es relativa a sus vecinos. Adems el enrutamiento por vector distancia no permite conocer la topologa de la red.

ESTADO ENLACE vrs. VECTOR DISTANCIACapacidad y uso de memoria. Con algoritmos basados en estado de enlace, el trfico de la red siempre es el mismo sin depender del tamao de la red. Con vectores distancia, se transmiten vectores de un tamao proporcional al nmero de nodos. El routing por vector distancia slo guarda las distancias al resto de nodos. Con estado de enlace se ha de almacenar adems la topologa de la red.

Sucesos en la red. Al no tener informacin sobre la topologa, el routing por vector distancia no se adapta tan bien a los cambios en la red como el basado en estado de enlace. Sin embargo, el encaminamiento basado en vector distancia es mucho ms sencillo que el de estado de enlace, lo que en ocasiones puede resultar bastante til.ConclusinLas ventajas de los protocolos del estado de enlace sobre los de vector-distancia incluyen una convergencia ms rpida y una utilizacin mejorada del ancho de banda. Los protocolos del estado de enlace admiten CIDR y VLSM. Esto hace que sean muy buenas opciones para las redes ms complejas y escalables. De hecho, los protocolos del estado de enlace generalmente superan a los protocolos de vector-distancia en una red de cualquier tamao. Los protocolos del estado de enlace no se implementan en cada red dado que requieren ms memoria y potencia de procesador que los protocolos de vector-distancia y pueden abrumar al equipo ms lento. Otra razn por la cual no se han implementado ms comnmente es el hecho de que los protocolos del estado de enlace son bastante complejos. Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace requieren administradores muy capacitados para que los configuren y los mantengan correctamente.

CONSTRUCCION DE UNA BASE DE DATOS ESTADO ENLACELos routers en el mismo segmento pasan a travs de una serie de estados antes de formar una adyacencia correcta. La eleccin de vecino y DR se lleva a cabo a travs del protocolo de saludo. Cuando un router se ve a s mismo en el paquete de saludo de su vecino, el estado cambia a bidireccional. En ese momento, la eleccin de DR y BDR se desarrolla en segmentos de acceso mltiple. Un router contina formando una adyacencia con un vecino si alguno de los dos routers es un DR o un BDR o si stos estn conectados a travs de un enlace punto a punto o virtual.En el estado Exstart, los dos vecinos forman una relacin de maestro y esclavo en la que coinciden en un nmero de secuencia inicial. El nmero de secuencia se utiliza para detectar Avisos sobre el estado de enlace (LSA) antiguos o duplicados.En el estado Intercambio, se intercambiarn Paquetes de descripcin de bases de datos (DD). stos son anuncios sobre el estado de enlace en la forma de encabezado de estado de enlace. El encabezado proporciona informacin suficiente para identificar un enlace. El nodo maestro enva paquetes DD que son reconocidos por paquetes DD del nodo esclavo. Todas las adyacencias en estado de intercambio o superior son utilizadas por el procedimiento de inundacin. Estas adyacencias son totalmente capaces de transmitir y recibir todos los tipos de paquetes de protocolo de enrutamiento de OSPF.

CONSTRUCCION DE UNA BASE DE DATOS ESTADO ENLACEEn el estado Loading (Cargando), los paquetes de peticiones del estado de enlace se envan a los vecinos con objeto de solicitar anuncios ms recientes que hayan sido descubiertos pero que an no se hayan recibido. Cada router crea una lista de LSA requeridos para actualizar su adyacencia. Se conserva una lista de retransmisin para asegurarse de que cada LSA sea reconocido. Para especificar el nmero de segundos entre las retransmisiones de anuncios de estado de enlace para la adyacencia, puede usar:ip ospf retransmit-interval secondsSe envan paquetes de actualizacin de estado de enlace en respuesta a los paquetes de peticiones. Los paquetes de actualizacin de estado de enlace se inundarn en todas las adyacencias.En el estado Full (Completo), los routers vecinos son totalmente adyacentes. Las bases de datos para un rea comn tienen concordancia exacta entre routers adyacentes.Cada LSA posee un campo de age (antigedad) que se incrementa peridicamente mientras permanece en la base de datos o a medida que se inunda en el rea. Cuando un LSA alcanza una Maxage (Antigedad mxima) y no figura en ninguna lista de retransmisin de vecinos, se purga de la base de datos

Caso de Estudio: GNU ZebraZebraEs un demonio que en los sistemas unix se encarga de manejar las tablas de enrutado. Se encarga de imitar un enrutador fsico. Maneja protocolos de enrutado como MPLS, BGP, OSPF, RIP, ISIS y dos versiones ms de RIP y OSPF las cuales van orientadas a IPv6.Se usa directamente en los kernel de BSD, solaris, linux; pero solo versiones de hace 2 o 3 aos. Eso no significa que est descontinuado, pues en los kernel nuevos de los Unix mencionados usa Quagga como su interfaz que interviene por sus bibliotecas y lo convierte en demonio alejado de la mano del usuario.Implementando Zebra en Redes WIFI. La limitacin de zonas de cobertura incrementa el nmero de nodos.Cuando una zona WIFI con un numero de nodos superior a 15 es necesario implementar OSPF.El CLI de Zebra es muy parecido al de IOS de Cisco , mayor familiarizacin con Administradores de Redes.Soporta protocolos importantes como BGP. (ISP)QuaggaEs un es un suite de software libre para poder usar la familia de sistemas operativos Unix como enrutadores. Est diseado especialmente para NetBSD, FreeBSD, Solaris y Linux. Acta como conmutador del GNU Zebra, el cual a su vez es un demonio que se encarga de manejar las tablas de ruteo del ncleo. Algunas de sus funciones estn mejor adaptadas a Linux, es decir, lo maneja completamente como el demonio conmutador que es.