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PROTOCOLOS DE ESTADO DE ENLACE. UNIDAD VI. Protocolos de enrutamiento de estado de enlace.
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PROTOCOLOS DE ESTADO DE ENLACE UNIDAD VI
Protocolos de enrutamiento de estado de enlace A los protocolos de enrutamiento de estado de enlace también se los conoce como protocolos de shortestpathfirst y se desarrollan en torno del algoritmo shortestpathfirst (SPF) de EdsgerDijkstra. Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace IP se muestran en la figura: • Open ShortestPathFirst (OSPF) • Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)
Introducción al algoritmo SPF Al algoritmo de Dijkstra se lo llama comúnmente algoritmo shortestpathfirst (SPF). Este algoritmo acumula costos a lo largo de cada ruta, desde el origen hasta el destino. Si bien al algoritmo de Dijkstra se conoce como el algoritmo shortestpathfirst, éste es de hecho el objetivo de cada algoritmo de enrutamiento. En la figura, cada ruta se rotula con un valor arbitrario para el costo. El costo de la ruta más corta para que R2 envíe paquetes a la LAN conectada a R3 es 27. Observe que este costo no es 27 para que todos los routers alcancen la LAN conectada a R3. Cada router determina su propio costo hacia cada destino en la topología. En otros términos, cada router calcula el algoritmo SPF y determina el costo desde su propia perspectiva.
Proceso de enrutamiento de estado de enlace Todos los routers de nuestra topología completarán el siguiente proceso genérico de enrutamiento de estado de enlace para alcanzar un estado de convergencia:
Enrutamiento de estado de enlace1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamente • Cuando configura y activa correctamente las interfaces, el router aprende sobre sus propias redes conectadas directamente. Independientemente de los protocolos de enrutamiento utilizados, dichas redes conectadas directamente ahora forman parte de la tabla de enrutamiento. A los fines de nuestro análisis, nos concentraremos en el proceso de enrutamiento de estado de enlace desde la perspectiva de R1.
Enrutamiento de estado de enlace1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamente Enlace Con los protocolos de enrutamiento de estado de enlace, un enlace es una interfaz en un router. Como ocurre con los protocolos por vector de distancia y las rutas estáticas, la interfaz debe configurarse adecuadamente con una dirección IP y una máscara de subred, y el enlace debe encontrarse en estado activo antes de que el protocolo de enrutamiento de estado de enlace pueda aprender acerca de un enlace. La figura muestra a R1 conectado a cuatro redes conectadas directamente: La interfaz FastEthernet 0/0 se encuentra en la red 10.1.0.0/16 La red Serial 0/0/0 se encuentra en la red 10.2.0.0/16 La red Serial 0/0/1 se encuentra en la red 10.3.0.0/16 La red Serial 0/0/2 se encuentra en la red 10.4.0.0/16
Enrutamiento de estado de enlace1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamente Estado de enlace La información sobre el estado de aquellos enlaces se conoce como estados de enlace. Como podrá ver en la figura, esta información incluye: • La dirección IP de la interfaz y la máscara de subred. • El tipo de red, como Ethernet (broadcast) o enlace serial punto a punto. • El costo de dicho enlace. • Cualquier router vecino en dicho enlace.
Enrutamiento de estado de enlace2.- Envío de paquetes de saludo a los vecinos El segundo paso en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente: Cada router es responsable de reunirse con sus vecinos en redes conectadas directamente. Los routers con protocolos de enrutamiento de estado de enlace utilizan un protocolo de saludo para descubrir cualquier vecino en sus enlaces. Un vecino es cualquier otro router habilitado con el mismo protocolo de enrutamiento de estado de enlace.
Enrutamiento de estado de enlace3.- Construcción del paquete de estado de enlace Nos encontramos ahora en el tercer paso del proceso del enrutamiento de estado de enlace: Cada router crea un paquete de estado de enlace (LSP) que incluye el estado de cada enlace conectado directamente.
Enrutamiento de estado de enlace3.- Construcción del paquete de estado de enlace Una vez que un router establece sus adyacencias, puede crear sus propios paquetes de estado de enlace (LSP), los cuales incluyen la información de estado de enlace de sus enlaces. Una versión simplificada de los LSP de R1 es: 1. R1; Ethernet network 10.1.0.0/16; Cost 2 2. R1 -> R2; Serial point-to-pointnetwork; 10.2.0.0/16; Cost 20 3. R1 -> R3; Serial point-to-pointnetwork; 10.3.0.0/16; Cost 5 4. R1 -> R4; Serial point-to-pointnetwork; 10.4.0.0/16; Cost 20
Enrutamiento de estado de enlace4.- Saturación del paquete de estado de enlace a los vecinos El cuarto paso en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente: Cada router inunda el LSP a todos los vecinos, que luego almacenan todos los LSP recibidos en una base de datos. Siempre que un router recibe un LSP de un router vecino, envía de inmediato dicho LSP a todas las demás interfaces, excepto la interfaz que recibió el LSP. Este proceso crea un efecto de saturación de los LSP desde todos los routers a través del área de enrutamiento.
Enrutamiento de estado de enlace5.- Construcción de una base de datos de estado de enlace El paso final en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente: Cada router utiliza la base de datos para construir una mapa completo de la topología y calcule el mejor camino para cada red de destino. Después de que cada router haya propagado sus propios LSP con el proceso de saturación de estado de enlace, cada router tendrá luego un LSP proveniente de cada router de estado de enlace en el área de enrutamiento. Dichos LSP se almacenan en la base de datos de estado de enlace. Cada router en el área de enrutamiento puede ahora usar el algoritmo SPF para construir los árboles SPF que vio anteriormente.
Enrutamiento de estado de enlace5.- Construcción de una base de datos de estado de enlace Observemos la base de datos de estado de enlace para R1, así como el árbol SPF que se obtiene del cálculo del algoritmo SPF.
Enrutamiento de estado de enlace5.- Construcción de una base de datos de estado de enlace • Con una base de datos de estado de enlace completa, R1 ahora puede utilizar la base de datos y el algoritmo shortestpathfirst (SPF) para calcular la ruta preferida o la ruta más corta para cada red. En la figura, observe que R1 no utiliza la ruta entre sí mismo y R4 para alcanzar cualquier LAN en la topología, incluida la LAN conectada a R4. La ruta a través de R3 tiene un costo inferior. Asimismo, R1 no utiliza la ruta entre R2 y R5 para llegar a R5. La ruta a través de R3 tiene un costo inferior. Cada router en la topología determina la ruta más corta desde su propia perspectiva.
Enrutamiento de estado de enlaceConstrucción del árbol SPF • Examinemos con mayor detalle la manera en que R1 construye su árbol SPF. La topología actual de R1 sólo incluye a sus vecinos. Sin embargo, al utilizar la información de estado de enlace proveniente de todos los demás routers, R1 puede ahora comenzar a construir un árbol SPF ubicándose en la raíz de éste.
Enrutamiento de estado de enlace Determinación de la ruta más corta • El algoritmo SPF real determina la ruta más corta al construir el árbol SPF. Hemos hecho esto en dos pasos para simplificar la comprensión del algoritmo. • La figura muestra el árbol SPF para R1. Al utilizar este árbol, los resultados del algoritmo SPF indican la ruta más corta hacia cada red.
Enrutamiento de estado de enlace Generación de una tabla de enrutamiento desde el árbol SPF • Al utilizar la información de la ruta más corta determinada por el algoritmo SPF, dichas rutas ahora pueden agregarse a la tabla de enrutamiento.
Enrutamiento de estado de enlace Requerimientos de un protocolo de enrutamiento de estado de enlace • Requerimientos de memoria Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace normalmente requieren más memoria, más procesamiento de CPU y, en ocasiones, un mayor ancho de banda que los protocolos de enrutamiento por vector de distancia. Los requerimientos de memoria responden a la utilización de bases de datos de estado de enlace y la creación del árbol SPF. • Requerimientos de procesamiento Los protocolos de estado de enlace también pueden requerir un mayor procesamiento de CPU que los protocolos de enrutamiento por vector de distancia. El algoritmo SPF requiere un mayor tiempo de CPU que los algoritmos de vector de distancia, como Bellman-Ford, ya que los protocolos de estado de enlace crean un mapa completo de la topología. • Requerimientos de ancho de banda La saturación de paquetes de estado de enlace puede ejercer un impacto negativo en el ancho de banda disponible en una red. Si bien esto sólo debería ocurrir durante la puesta en marcha inicial de los routers, también podría ser un problema en redes inestables.
OSPF OSPF fue diseñado por el grupo de trabajo de OSPF: IETF (Grupo de trabajo de ingeniería de Internet), que aún hoy existe. El desarrollo de OSPF comenzó en 1987 y actualmente hay dos versiones en uso: • OSPFv2: OSPF para redes IPv4 (RFC 1247 y RFC 2328) • OSPFv3: OSPF para redes IPv6 (RFC 2740)
OSPF - Introducción • OSPF es un protocolo de enrutamiento sin clase que utiliza el concepto de áreas para realizar la escalabilidad. El IOS de Cisco utiliza el ancho de banda como la métrica de costo de OSPF.
Tipos de paquetes OSPF • En el capítulo anterior, presentamos Paquetes de estado de enlace (LSP). La figura muestra los cinco tipos diferentes de LSP de OSPF. Cada paquete cumple una función específica en el proceso de enrutamiento de OSPF:
Protocolo de saludo • Antes de que un router OSPF pueda saturar a otros routers con sus estados de enlace, primero debe determinar si existe algún otro vecino OSPF en alguno de sus enlaces. En la figura, los routers OSPF envían paquetes de saludo a todas las interfaces habilitadas con OSPF para determinar si hay vecinos en dichos enlaces. La información en el saludo de OSPF incluye la ID del router OSPF del router que envía el paquete de saludo.
Intervalos muerto y de saludo de OSPF • Antes de que dos routers puedan formar una adyacencia de vecinos OSPF, éstos deben estar de acuerdo con respecto a tres valores: Intervalo de saludo, intervalo muerto y tipo de red. El intervalo de saludo de OSPF indica la frecuencia con que un router OSPF transmite sus paquetes de saludo. De manera predeterminada, los paquetes de saludo OSPF se envían cada 10 segundos en segmentos multiacceso y punto a punto. En la mayoría de los casos, los paquetes de saludo OSPF se envían como multicast a una dirección reservada para ALLSPFRouters en 224.0.0.5
Intervalos muerto y de saludo de OSPF • El intervalo muerto es el período, expresado en segundos, que el router esperará para recibir un paquete de saludo antes de declarar al vecino "desactivado". Cisco utiliza en forma predeterminada cuatro veces el intervalo de Hello. En el caso de los segmentos multiacceso y punto a punto, dicho período es de 40 segundos.
Distancia administrativa • La distancia administrativa (AD) es la confiabilidad (o preferencia) del origen de la ruta. OSPF tiene una distancia administrativa predeterminada de 110. Como puede ver en la figura, al compararlo con otros protocolos de gateway interiores (IGP), se prefiere a OSPF con respecto a IS-IS y RIP.
Autenticación • Al igual que otros protocolos de enrutamiento, OSPF puede configurarse para autenticación. • Es aconsejable autenticar la información de enrutamiento transmitida. RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS y BGP pueden configurarse para encriptar y autenticar su información de enrutamiento. Esto garantiza que los routers sólo aceptarán información de enrutamiento de otros routers que estén configurados con la misma contraseña o información de autenticación.
Topología • La figura muestra la topología para este capítulo. Observe que el esquema de direccionamiento no es contiguo. OSPF es un protocolo de enrutamiento sin clase. Por lo tanto, configuraremos la máscara como parte de nuestra configuración OSPF. Como sabe, al hacerlo se solucionará el problema del direccionamiento no contiguo. También observe que en esta topología hay tres enlaces seriales de varios anchos de banda y cada router tiene múltiples rutas para cada red remota.
Comando routerospf • OSPF se habilita con el comando de configuración global routerospfprocess-id. El comando process-id es un número entre 1 y 65535 elegido por el administrador de red. El comando process-id es significativo a nivel local, lo que implica que no necesita coincidir con otros routers OSPF para establecer adyacencias con dichos vecinos.
Comando network El comando network utilizado con OSPF tiene la misma función que cuando se utiliza con otros protocolos de enrutamiento IGP: Cualquier interfaz en un router que coincida con la dirección de red en el comando network estará habilitada para enviar y recibir paquetes OSPF. Esta red (o subred) estará incluida en las actualizaciones de enrutamiento OSPF. El comando network se utiliza en el modo de configuración de router. Router(config-router)#networknetwork-addresswildcard-maskareaarea-id
Comando network • El comando network de OSPF utiliza una combinación de network-address y wildcard-mask similar a la que puede utilizar EIGRP. Sin embargo, a diferencia de EIGRP, OSPF requiere la máscara wildcard. La dirección de red junto con la máscara wildcard se utiliza para especificar la interfaz o rango de interfaces que se habilitarán para OSPF con el comando network.
ID del router OSPF • La ID del router OSPF se utiliza para identificar en forma exclusiva cada router en el dominio de enrutamiento OSPF. La ID de un router es simplemente una dirección IP.
