1 Clase 6 “Algoritmos de Ruteo” Sistemas Distribuidos.

Presentación del tema: "1 Clase 6 “Algoritmos de Ruteo” Sistemas Distribuidos."— Transcripción de la presentación:

1 1 Clase 6 “Algoritmos de Ruteo” Sistemas Distribuidos

2 Algoritmos de Ruteo

3 Definición:   Un ruteador es un dispositivo que se encarga de mover paquetes de datos de una red a otra (pueden ser entre redes LAN o WAN o una combinación de ambas). Funcionamiento:   Se basan en tablas y protocolos de ruteo. Los ruteadores se encargan de leer las direcciones de red a donde van los paquetes y se encargan de asignar la mejor ruta posible para que logren llegarRuteadores Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

4 Métricas:   Para encontrar el mejor camino para un paquete utilizan métricas que se basan en tráfico, costos, distancias, velocidades, ancho de banda, saltos, etc). Capa de funcionamiento:   Los ruteadores trabajan en la capa 3 (Red) mientras que los switchs lo hacen en la capa 2 (Enlace) y los Hubs en la 1 (Física).Ruteadores Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

5 Protocolos Empleados:   Son capaces de soportar varios protocolos como IP, IPX, AppleTalk y DECnet pero solamente pueden buscar rutas para protocolos que soporten ruteo como son IP o IPX.   Los mensajes de protocolos no ruteables como NetBIOS y LAT, no pueden ser ruteados, solamente transferidos de LAN a LAN por medio de un puente (bridge). Los mensajes, que utilizan estos protocolos, para encontrar su destino es la dirección MAC Address (como lo hace el switch). Ruteadores- Protocolos Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

6 Ruteadores- Protocolos Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

7 Ruteadores- Protocolos Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

8 Ubicación de los ruteadores en una red: 1) Backbone:   Los ruteadores más grandes se encuentran en el backbone y enlazan mensajes a lo largo del backbone. 2) Conexión al Backbone:   Los ruteadores medianos se encargan de enviar mensajes de una Lan a un Backbone. 3) Lan a LAN:   Son lo que conectan un segmento de red con otro segmento y normalmente son los ruteadores más pequeños. Ruteadores- Ubicación

9

10 Protocolos de Ruteo:   Los protocolos de ruteo se basan en algoritmos para encontrar y determinar la mejor ruta desde un punto inicial a uno final.   Indicando los diferentes puntos por donde debe de pasar un paquete para alcanzar su destino.   Estos puntos intermedios por donde debe de pasar el paquete son los diferentes ruteadores. Ruteadores- Protocolos de Ruteo Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

11 Protocolos de Ruteo:   Los protocolos de ruteo también verifican y comunican el estado de los ruteadores que se encuentran a su alrededor.   Esto es con el fin de poder cambiar en forma dinámica los caminos que deben de seguir los paquetes y no se queden atorados en algún camino. Ruteadores- Protocolos de Ruteo Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

12 Ruteadores- Protocolos de Ruteo Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia Tablas y Protocolos de Ruteo

13 Tipos de Enrutamiento: 1) Estático:   Es una ruta fija preprogramada por el administrador de la red. Las rutas estáticas no pueden utilizar los protocolos de enrutamiento y no se actualizan por sí solas después de recibir mensajes de actualización, deben actualizarse manualmente. 2) Dinámico:   Son los que utilizan los protocolos de enrutamiento y calculan automáticamente las rutas a partir de los mensajes de actualización. La mayoría de las redes son dinámicas. Ruteadores- Tipos de Enrutamiento 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

14 Definición:   Se le denomina Convergencia al instante de tiempo que ocurre cuando se logra que todos los ruteadores de una red, se han puesto de acuerdo en una misma topología.   La topología es la forma es que están conectados los ruteadores de la red, así como todos las rutas posibles que hay entre ellos. Ruteadores- Convergencia 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

15 Definición:   Los cambios en la topología sucede cuando un enlace de un ruteador o un ruteador completo se ha caído o se ha agregado.   Lo cual afecta en la cantidad de rutas posibles para los paquetes, las cuales hay que recalcular. Ruteadores- Convergencia 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

16 Percepción de la Topología: Para poder conocer la topología de la red, los ruteadores hacen lo siguiente:   Cada ruteador envía mensajes “hola” a los ruteadores vecinos más cercanos a intervalos fijos (por ejemplo, una vez cada 90 segundos).   Si los ruteadores no reciben un mensaje de reconocimiento “ACK” (Acknowledge) en un periodo especificado (por ejemplo, 3 minutos) declaran esa ruta inválida. Ruteadores- Topología 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

17 Percepción de la Topología:   Si no hay un “ACK” dentro de un intervalo largo (por ejemplo, 7 minutos) el ruteador y las rutas que van hacia él se eliminan de la tabla de enrutamiento, por lo que se recalculan todas las rutas de la red. Problemas de Convergencia   Un tiempo de convergencia breve es uno de los objetivos de diseño cuando se implementa una topología de red.   En redes grandes, se requieren de varias actualizaciones entre ruteadores para lograr converger. Ruteadores- Topología 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

18   La longitud del tiempo de convergencia depende del protocolo de enrutamiento utilizado, del tamaño de la red y del lugar donde se producen los cambios.   Un tiempo elevado de convergencia es un síntoma de un funcionamiento pobre de la red.   El principal factor que afecta la convergencia es el retardo de propagación. Ruteadores- Problemas de Convergencia 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

19 Definición:   Es el retardo entre el instante en el que se envía el paquete y el momento en el que llega a su destino.   Por lo que no todos los ruteadores reciben al mismo tiempo las actualizaciones de la topología.   Las grandes redes tienen decenas de ruteadores, cientos de segmentos conectados y miles de equipos, donde cada uno de ellos es una fuente potencial de cambios. Ruteadores- Retardo de Propagación 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

20   Cuanto mayor es el tamaño de la red, mayor es el retardo de propagación y cuantas más rutas redundantes se utilicen, más grande es la posibilidad de confusión. Bucles de Enrutamiento Definición:   El retardo de propagación no debería ser un problema si los ruteadores convergieran antes de que aparezcan nuevos cambios. Ruteadores- Retardo de Propagación 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

21   Cuanto mayor es el retardo de propagación, hay mayor posibilidad de generar bucles de enrutamiento.   Un bucle de enrutamiento ocurre cuando los paquetes en una red no logran alcanzar su destino debido a conflictos de información en las tablas de ruteo.   Esto ocurre cuando se producen muchos cambios, y antes de converger, vuelven a suceder cambios en la topología de la red creando los bucles, por lo que los paquetes no alcazan su destino. Ruteadores- Bucles de Enrutamiento 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

22 Para evitar los ciclos, los protocolos de enrutamiento incorporan una serie de mecanismos, como son: 1) Mantener inactiva:   No enviar mensajes de una ruta caída durante cierto tiempo en lo que los ruteadores confirman el estado del enlace. 2) División de horizontes.   El objetivo es no anunciar una ruta hacia atrás en la dirección de la misma ruta. 3) Actualización inversa hostil:   Se envían mensajes de actualización de enrutamiento que indica que una red no es alcanzable. Ruteadores- Evitar Bucles 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

23 Definición:   Una métrica de enrutamiento es un valor que usa un protocolo de enrutamiento para influir en las decisiones de enrutamiento.   La información de la métrica se almacena en tablas de enrutamiento y la utilizan los algoritmos de enrutamiento para determinar las rutas óptimas hacia los destinos. Ruteadores- Métricas 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

24 Definición: Las métricas más utilizadas son: 1) Costo:   Es el costo teórico que se usa para representar el tiempo, dificultad, riesgo y otros factores relacionados con una ruta. 2) Distancia:   No es distancia física en kilómetros o metros de cable, sino una distancia teórica. La mayoría de las métricas de distancia se basan en el número de saltos de una ruta. Ruteadores- Métricas 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

25 3) Ancho de banda:   Para esto se utiliza el rango del ancho de banda de un enlace de red. 4) Carga de tráfico:   Es un número que representa la cantidad de tráfico, como el número y tamaño de los paquetes, que viajan sobre un enlace durante un periodo de tiempo especificado Ruteadores- Métricas 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

26 5) Retardo:   Se basa en el tiempo que transcurre entre el inicio de un ciclo de actualización de enrutamiento y el momento en el que todos los ruteadores de una red convergen en una topología única. 6) Fiabilidad:   Es un número relativo que se usa para indicar la fiabilidad de un enlace. 7) MTU:   El tamaño máximo de un paquete (máximo de unidades de transmisión) que una interfaz de red puede manejar, normalmente se expresa en bytes. Ruteadores- Métricas 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

27   Existen 3 tipos básicos de arquitectura de los protocolos de enrutamiento: 1) Protocolos de enrutamiento de distancia vectorial:   Algoritmos sencillos que calculan un valor de distancia acumulativa entre enrutadores basándose en la cuenta de saltos. 2) Protocolos de enrutamiento de estado del enlace:   Algoritmos sofísticados que mantienen una compleja base de datos de la topología de red. 3) Protocolos de enrutamiento híbridos:   Una combinación de los métodos de distancia vectorial y de estado del enlace que intenta incorporar las ventajas de ambos y minimizar sus desventajas. Ruteadores- Protocolos 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

28   En este algoritmo (conocido también como Bellman-Ford) los ruteadores pasan sus tablas de enrutamiento a sus vecinos inmediatos en todas direcciones.   En cada intercambio, el enrutador incrementa el valor de la distancia recibida para una ruta, aplicando así su propio valor a esa ruta.   La tabla actualizada se pasa después al exterior donde los ruteadores receptores repiten el proceso. Ruteadores- Distancia Vectorial 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

29   Cada ruteador no necesita conocer todo lo relativo a otros enlaces, sólo si están allí y cuál es la distancia aproximada hasta ellos.   Se actualizan cada X tiempo definido previamente (p. e. 30 segs.), por lo que no se puede saber el estado de los enlaces hasta que se hacen las actualizaciones.   De lo anterior se ve que es lento de converger.   Es susceptible a caer en bucles de enrutamiento.   La mayoría de ellos están limitados a 16 saltos y se utilizan en redes de menos de 50 ruteadores.   Los protocolos más utilizados son RIP e IGRP. Ruteadores- Distancia Vectorial 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

30 Ruteadores- Distancia Vectorial 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

31   También es conocido como SPF (Shortest Path First – Primero el Camino Más Corto).   Se basan en el estado de los enlaces de red que forman las rutas.   El enrutamiento de estado del enlace lo administran los eventos.   Siempre que cambia el estado de un enlace, los ruteadores intercambian una actualización de enrutamiento denominada LSA (Link State Advertisement – Aviso del Estado del Enlace). Ruteadores- Estado del Enlace 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

32   Cuando un ruteador recibe una LSA, se utiliza el algoritmo del estado del enlace para recalcular la ruta más corta hacia los destinos afectados   Este protocolo de enrutamiento intenta conocer siempre en todo momento la topología de la red, mediante la actualización, siempre que sucede un cambio.   Los cálculos del estado del enlace se basan en el algoritmo de Dijkstra (el cual también se conoce como el algoritmo SPF). Ruteadores- Estado del Enlace 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

33   Con este algoritmo se obtienen rutas nuevas, en vez de aplicar simplemente nuevos valores distancia a las rutas ya conocidas.   Las nuevas rutas calculadas por SPF se introducen en la tabla de enrutamiento actualizada.   Estas entradas incluyen valores recalculados de todas las métricas configuradas para utilizarlas en la implementación del estado del enlace.   Las métricas posibles son costo, retardo, ancho de banda, fiabilidad y otras. Ruteadores- Estado del Enlace 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

34   Los protocolos de enrutamiento híbrido utilizan métricas de distancia vectorial más precisas en un protocolo diseñado para converger rápidamente.   Existe un estándar abierto para este protocolo.   Existe otra versión propietaria de CISCO que se llama EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol – Protocolo de Enrutamiento de Pasarela Interior Mejorada). Ruteadores- Híbridos 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducci ó n de la primera versi ó n en ingl é s / McGraw Hill / Madrid Espa ñ a 2002 / ISBN: 84-481-2727-7

35 CISCO:   Es la compañía lider en el área de ruteadores.   La compañía produce ruteadores de todos tipos y capacidades.   La compañía ha elaborado e implementado los protocolos de ruteo más populares de la actualidad así como el desarrollo de nuevos protocolos.   Los ruteadores de la familia CISCO 7500 tienen la capacidad de procesar 250,000 paquetes por segundo. Ruteadores- CISCO Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia

36 Ruteadores- CISCO 7500 Router http://www.techweb.com/encyclopediahttp://www.techweb.com/encyclopedia Ruteador CISCO 7500

37 Fin Algoritmos de Ruteo