Facultad de Ingeniería Redes de Datos – Equipo 9 Protocolos de Enrutamiento Arce Díaz Alejandra Argüello González Omar Tonatiuh Flores Aguilar Luis Floriberto Pérez Medina Rodrigo Velázquez Rodríguez Bianca Paola Grupo 2

Protocolos de Enrutamiento PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO

Protocolos de Enrutamiento   5.4.1 Algoritmos de Enrutamiento Estático. 5.4.1.1 Camino más corto. 5.4.1.2 Camino múltiple o bifurcado. 5.4.1.3 Centralizado. 5.4.1.4 Inundación. 5.4.2 Algoritmos de Enrutamiento Adaptativo. 5.4.2.1 Enrutamiento Distribuido. 5.4.2.2 Enrutamiento Óptimo. 5.4.2.3 Enrutamiento basado en Flujo. 5.4.2.4 Enrutamiento por difusión. 5.4.3 Aleatorio. 5.4.4 Híbridos.

Protocolos de Enrutamiento INTRODUCCIÓN ENCAMINAMIENTO Función de buscar un camino entre todos los posibles en una red de paquetes cuyas topologías poseen una gran conectividad.

Protocolos de Enrutamiento OBJETIVO Mínimo costo Mínimo retardo Criterio administrativo

ALGORITMO DE ENCAMINAMIETO Protocolos de Enrutamiento ALGORITMO DE ENCAMINAMIETO Parte del software de la capa de red, responsable de decidir sobre qué línea de salida se debe transmitir un paquete que llega. Corrección Robustez Equidad Simplicidad Estabilidad Óptimo

Protocolos de Enrutamiento   5.4.1 Algoritmos de Enrutamiento Estático. 5.4.1.1 Camino más corto. 5.4.1.2 Camino múltiple o bifurcado. 5.4.1.3 Centralizado. 5.4.1.4 Inundación. 5.4.2 Algoritmos de Enrutamiento Adaptativo. 5.4.2.1 Enrutamiento Distribuido. 5.4.2.2 Enrutamiento Óptimo. 5.4.2.3 Enrutamiento basado en Flujo. 5.4.2.4 Enrutamiento por difusión. 5.4.3 Aleatorio. 5.4.4 Híbridos.

Protocolos de Enrutamiento CAMINO MÁS CORTO La idea consiste en construir un grafo de la subred, con cada nodo representando una IMP y cada arco, una línea de comunicación. Para escoger una ruta entre un par de IMP dadas, el algoritmo solo determina el camino más corto que existe entre ellos.

Protocolos de Enrutamiento El camino más corto es una forma de medir la longitud del camino. En el caso más general, las etiquetas de los arcos se podrían calcular como una función distinta, ancho de Banda, promedio de tráfico, costo de comunicación, longitud promedio de la cola de espera, retardo medido y algunos otros factores.

Protocolos de Enrutamiento Se construye una gráfica de la red: Métricas Número de saltos Distancia en kilómetros Retardo medio Longitud promedio de la cola de espera Costo de comunicación  Se calcula como una función entre todas las métricas

CAMINO MÚLTIPLE O BIFURCADO Protocolos de Enrutamiento CAMINO MÚLTIPLE O BIFURCADO Con frecuencia, se puede obtener un mejor rendimiento al dividir el tráfico entre varios caminos, para reducir la carga en cada una de las líneas de comunicación. Se aplica tanto en subredes con datagramas, como en subredes con circuitos virtuales.

Protocolos de Enrutamiento Funcionamiento Cada IMP mantiene una tabla con una ristra reservada para cada uno de los posibles IMP destinatarios; cada ristra ofrece la  mejor, la segunda mejor, la tercera mejor, etc. Línea de salida para este destino en particular. Una de las ventajas del encaminamiento es la posibilidad de poder transmitir diferentes clases de tráfico sobre diferentes caminos.

Protocolos de Enrutamiento   5.4.1 Algoritmos de Enrutamiento Estático. 5.4.1.1 Camino más corto. 5.4.1.2 Camino múltiple o bifurcado. 5.4.1.3 Centralizado. 5.4.1.4 Inundación. 5.4.2 Algoritmos de Enrutamiento Adaptativo. 5.4.2.1 Enrutamiento Distribuido. 5.4.2.2 Enrutamiento Óptimo. 5.4.2.3 Enrutamiento basado en Flujo. 5.4.2.4 Enrutamiento por difusión. 5.4.3 Aleatorio. 5.4.4 Híbridos.

Protocolos de Enrutamiento CENTRALIZADO Si la topología es de característica estática y él trafico cambia muy rara vez, la construcción de las tablas de encaminamiento es muy sencilla, y se realiza de una sola vez, fuera de línea, cargándolas en los IMP Sin embargo, si los IMP y las líneas se desactivan y después se restablecen, o bien, si el tráfico varia violentamente durante todo el día, se necesitará algún mecanismo para adaptar las tablas a las circunstancias que imperan en este momento.

Protocolos de Enrutamiento Periódicamente, cada IMP transmite la información de su estado al RCC. El RCC recoge toda esta información, y después, con base en el conocimiento total de la red completa, calcula las rutas optimas de todo los IMP a cada uno de los IMP restantes, el encaminamiento centralizado también tiene algunos serios, si no es que fatales, inconvenientes. La vulnerabilidad del RCC es un problema muy serio y para eso una solución es, tener una segunda maquina disponible como respaldo También se necesitará establecer un método de arbitraje para tener la seguridad de que el RCC primario y el de respaldo no lleguen a entrar en conflicto para saber quien es el jefe

Protocolos de Enrutamiento Si el RCC calcula la ruta óptima para cada IMP, sin rutas alternas, la pérdida de tan solo una línea o IMP, llegara a desconectar algunos IMP del RCC, creando así terribles consecuencias para el sistema Si el RCC utiliza rutas alternas, se debilitara el argumento a favor de tener un RCC esto es el que pueda encontrar rutas optimas

Protocolos de Enrutamiento INUNDACIÓN Si un nodo recibe un paquete lo envía a todos sus vecinos (menos a aquel que se lo ha enviado) Eventualmente múltiples copias llegarán al destino Necesitamos identificar cada paquete para distinguir si un paquete lo hemos recibido ya o no. (Pero es fácil, basta con poner un número de secuencia en el paquete)

Protocolos de Enrutamiento Problema: Los ciclos crean tráfico infinito ¿Cómo limitamos los el tráfico en los ciclos? Los nodos podrían recordar los paquetes que han reenviado y no volver a reenviar de nuevo (Cuanto tiempo deben recordarlos? Que problema hay si lo recuerdan mucho tiempo?) Se puede incluir un numero máximo de saltos en cada paquete e ir decrementando en cada salto

Protocolos de Enrutamiento Propiedades de la inundación • Todos los posibles caminos se prueban Muy robusto frente a fallos en nodos Estrategia indicada para envió de mensajes de alta prioridad Al menos un paquete viaja por el camino más rápido Muy útil para establecer circuitos virtuales Todos los nodos son visitados Útil para distribuir información a múltiples destinos (Broadcast y Multicast) Desventaja: mucho tráfico generado (incluso con limitaciones)

Protocolos de Enrutamiento   5.4.1 Algoritmos de Enrutamiento Estático. 5.4.1.1 Camino más corto. 5.4.1.2 Camino múltiple o bifurcado. 5.4.1.3 Centralizado. 5.4.1.4 Inundación. 5.4.2 Algoritmos de Enrutamiento Adaptativo. 5.4.2.1 Enrutamiento Distribuido. 5.4.2.2 Enrutamiento Óptimo. 5.4.2.3 Enrutamiento basado en Flujo. 5.4.2.4 Enrutamiento por difusión. 5.4.3 Aleatorio. 5.4.4 Híbridos.

Protocolos de Enrutamiento Enrutamiento Distribuido Son los más utilizados. todos los nodos son iguales todos envían y reciben información de control todos calculan, a partir de su RIB sus tablas de encaminamiento. Hay dos familias de procedimientos distribuidos: Vector de distancias. Estado de enlaces.

Protocolos de Enrutamiento Vector de Distancia Determina la dirección y la distancia hacia cualquier enlace de la red. Cada nodo informa a sus nodos vecinos de todas las distancias conocidas por él, mediante vectores de distancias El vector de distancias es un vector de longitud variable que contiene un par por cada nodo conocido por el nodo que lo envía. por ejemplo (A:0;B:1;D:1)

Protocolos de Enrutamiento El nodo solo conoce la distancia a los distintos nodos de la red pero no conoce la topología. Ejemplo: El vector de distancias de A sería:

Protocolos de Enrutamiento Con todos los vectores recibidos, cada nodo monta su tabla de encaminamiento. Al final conoce qué nodo vecino tiene la menor distancia al destino del paquete. los nodos no tienen información topológica de la red completa, es decir, pueden conocer la distancia a nodos lejanos, pero no donde están.    

Protocolos de Enrutamiento Ventajas: Muy sencillo. Muy robusto (gracias al envío periódico de información) Consumo de memoria bajo: cada nodo sólo ha de almacenar distancias con el resto de los nodos.

Protocolos de Enrutamiento Desventajas : los vectores de distancia tardan en estabilizarse. Adaptabilidad a los cambios baja, ya que sólo sabe a quién tiene que reenviar un paquete, pero no tiene información de la topología. Consumo alto de capacidad: se transmiten vectores cuyo tamaño es del orden del número de nodos de la red pues cada nodo comunica a su vecino todas las distancias que conoce

Protocolos de Enrutamiento Estado de Enlace También llamado “Primero la Ruta Libre Mas Corta” , recrea la topología exacta de toda la red. Es también un algoritmo de encaminamiento distribuido e iterativo Cada nodo difunde a todos los demás nodos de la red sus distancias con sus enlaces vecinos El nodo crea una base datos de la topología de la red completa.

Protocolos de Enrutamiento Su funcionamiento puede resumirse en cinco partes. Cada nodo debe: 1. Descubrir a sus vecinos y aprender sus direcciones de red. 2. Medir el coste a cada vecino. 3. Construir un paquete con esa información. 4. Enviar ese paquete a todos los nodos de la red. 5. Calcular el camino más corto a cada nodo.

Protocolos de Enrutamiento Ventajas : Detección de errores más sencilla (si un estado de enlace es infinito, significa que el nodo ha caído). Alta adaptabilidad a los cambios, ya que los nodos tienen información de toda la red Menor consumo de capacidad: el tamaño del tráfico enviado es siempre el mismo independientemente del tamaño de la red.

Protocolos de Enrutamiento Desventajas del método: Difusión. Consumo de memoria elevado: cada nodo almacena toda la topología de la red.

Protocolos de Enrutamiento Enrutamiento Optimo Principio de optimización. El conjunto de rutas optimas, procedentes de todos los orígenes a un destino dato, formando un árbol cuya raíz sale del destino.

Protocolos de Enrutamiento A este árbol se le llama árbol sumidero Cada paquete será entregado a través de un número limitado finito de saltos.

Protocolos de Enrutamiento   5.4.1 Algoritmos de Enrutamiento Estático. 5.4.1.1 Camino más corto. 5.4.1.2 Camino múltiple o bifurcado. 5.4.1.3 Centralizado. 5.4.1.4 Inundación. 5.4.2 Algoritmos de Enrutamiento Adaptativo. 5.4.2.1 Enrutamiento Distribuido. 5.4.2.2 Enrutamiento Óptimo. 5.4.2.3 Enrutamiento basado en Flujo. 5.4.2.4 Enrutamiento por difusión. 5.4.3 Aleatorio. 5.4.4 Híbridos.

Encaminamiento basado en flujo Protocolos de Enrutamiento Encaminamiento basado en flujo Este encaminamiento busca una ruta alternativa, por donde el tráfico sea menor, consiguiendo una ruta óptima. En muchas redes, la carga de tráfico entre dos nodos es relativamente estable y predecible. Con una razonable aproximación, es posible analizar el flujo de datos matemáticamente para optimizar en enrutamiento.

Protocolos de Enrutamiento La idea básica es que si para una línea, se conoce la capacidad y el tráfico medio, entonces es posible calcular el retardo medio de un paquete en esa línea, basándonos en la teoría de colas. Una vez calculado el retardo medio de todas las líneas, es fácil calcular una métrica basada en el peso y el flujo para conseguir el retardo medio. El problema de enrutamiento se reduce entonces a encontrar el algoritmo que genera el menor retardo.

Protocolos de Enrutamiento Para poder utilizar esta técnica, es necesario conocer cierta información: Topología de la red Matriz de tráfico Capacidad de las líneas,en bps. Longitud del paquete, en bits. Elegir un algoritmo de enrutamiento.

Protocolos de Enrutamiento Para evaluar diferentes algoritmos de enrutamiento, podemos repetir todo el proceso, cambiando solo los flujos, y obtener un nuevo retardo medio. De esta forma obtendremos un número finito de maneras de enrutar un paquete entre dos nodos. Por tanto sólo quedará escoger el que genere el retardo mínimo.

Protocolos de Enrutamiento En una cola M/M/1, la longitud media de la cola ( N ), viene dada por: Donde : λ : Es la tasa de llegada en pkt/sg µ : Es la tasa de salida en pkt/sg

Protocolos de Enrutamiento Conocida la relación de Little, obtenemos el tiempo medio de espera en la cola: Siendo L la longitud del paquete en bits, y C la capacidad de la línea en bps, obtenemos:

Enrutamiento por difusión Protocolos de Enrutamiento Enrutamiento por difusión El envío simultáneo de un paquete a todos los destinos (broadcast). Se han propuesto varios métodos para llevarla a cabo.

Protocolos de Enrutamiento Enrutamiento directo Un método de difusión es que el host envíe copias del paquete a todos los destinos. Este método desperdicia ancho de banda, sino que también requiere que el origen tenga una lista completa de todos los destinos.

Protocolos de Enrutamiento Inundación La inundación es otro candidato pero el problema de éste como técnica de difusión es el mismo que tiene como algoritmo de enrutamiento punto a punto: genera demasiados paquetes y consume demasiado ancho de banda.

Enrutamiento multi destino Protocolos de Enrutamiento Enrutamiento multi destino Cada paquete contiene una lista de destinos que indican los destinos deseados. El enrutador genera una copia nueva del paquete para que cada línea de salida a usar, e incluye en cada paquete sólo aquellos destinos que usan la línea. El grupo de destinos se divide entre las líneas de salida.

Protocolos de Enrutamiento Árbol sumidero Árbol que forman el grupo de rutas óptimas hacia un destino. Siendo la raíz del árbol el propio destino. Un árbol divergente no tiene porqué se único.

Protocolos de Enrutamiento Árbol de expansión Se envía el paquete a lo largo de un árbol que incluye todos los nodos de la red. Para difundir datos desde el nodo n: El nodo n realiza una amplia difusión de los datos en todos los arcos Otros nodos retardan los datos en los arcos de otros árboles adyacentes El algoritmo nunca forma un ciclo, puesto que cada nuevo arco va a un nuevo nodo

Protocolos de Enrutamiento   5.4.1 Algoritmos de Enrutamiento Estático. 5.4.1.1 Camino más corto. 5.4.1.2 Camino múltiple o bifurcado. 5.4.1.3 Centralizado. 5.4.1.4 Inundación. 5.4.2 Algoritmos de Enrutamiento Adaptativo. 5.4.2.1 Enrutamiento Distribuido. 5.4.2.2 Enrutamiento Óptimo. 5.4.2.3 Enrutamiento basado en Flujo. 5.4.2.4 Enrutamiento por difusión. 5.4.3 Aleatorio. 5.4.4 Híbridos.

Protocolos de Enrutamiento Aleatorios El paquete llegará al destino pero en un mayor tiempo que en el de inundaciones. libera de cálculos para seleccionar el encaminamiento.   La selección puede ser aleatoria o bien ir eligiendo uno cada vez (Round Robin) No requiere información de la red

Protocolos de Enrutamiento  Ventajas: - muy simple - poca carga (comparado con la inundación) - visita un numero grande de nodos (aunque menos que la inundación) Desventajas: - normalmente no llega por el camino mas corto  

Protocolos de Enrutamiento Puede seleccionar ruta de salida sobre la base de cálculo de probabilidades Gran retardo, poco seguro (seguridad de datos, espías) y poco utilizado.

Protocolos de Enrutamiento Híbrido Utiliza vectores de distancia con métricas más precisas para determinar las mejores rutas hacia las redes destino.   Utiliza menos recursos de ancho de banda, memoria y ciclos del procesador.

Protocolos de Enrutamiento Ejemplos de protocolos híbridos son IS-IS de OSI (Sistema intermedio a Sistema intermedio)  y el protocolo EIGRP  (Protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado) de Cisco.

Protocolos de Enrutamiento 1) ¿Qué es un algoritmo de encaminamiento? 2) ¿Cuáles son los métodos de encaminamiento y explica cada uno? 3) Menciona los algoritmos de enrutamiento estático 4) Menciona los algoritmos de enrutamiento adaptativo (dinámico) 5) ¿Cuál es la diferencias entre camino mas corto y camino múltiple? 6) ¿En que consiste en encaminamiento aleatorio?

Protocolos de Enrutamiento Si queda tiempo revisamos las respuestas

Protocolos de Enrutamiento ¿Qué es un algoritmo de encaminamiento? Parte del software de la capa de red, responsable de decidir sobre qué línea de salida se debe transmitir un paquete que llega. ¿Cuáles son los métodos de encaminamiento y explica cada uno? DETERMINÍSTICOS O ESTÁTICOS. No 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 adaptación en tiempo real a los cambios de las condiciones de la red es nula.   ADAPTATIVOS O DINÁMICOS. Pueden hacer más tolerantes a cambios en la subred tales como variaciones en el tráfico, incremento del retardo o fallas en la topología. El encaminamiento dinámico o adaptativo se puede clasificar a su vez en tres categorías, dependiendo de donde se tomen las decisiones y del origen de la información intercambiada: Adaptativo centralizado. Adaptativo distribuido. Adaptativo aislado.

Protocolos de Enrutamiento Menciona los algoritmos de enrutamiento estático. Camino más corto Camino múltiple o bifurcado Centralizado Inundación   Menciona los algoritmos de enrutamiento adaptativo (dinámico). Enrutamiento distribuido Enrutamiento óptimo Enrutamiento basado en Flujo Enrutamiento por difusión ¿Cuál es la diferencias entre camino mas corto y camino múltiple? En camino mas corto, la ruta entre dos nodos ya esta definida previamente en la tabla de ruteo y simplemente se ordena la transmisión a través de ese camino a comparación de camino múltiple que tenemos varias rutas a elegir teniendo así mayor opción para el envío de paquetes.

Protocolos de Enrutamiento ¿En que consiste en encaminamiento aleatorio? Consiste en que en cada nodo, se elegirá aleatoriamente el nodo al cuál se va a reenviar el paquete. De esta forma, se puede asegurar que el paquete llegará al destino pero en un mayor tiempo que en el de inundaciones. Pero el tránsito en la red es mucho menor, esta técnica también libera de cálculos para seleccionar el encaminamiento.