Diseño de Redes Corporativas Una metodología descendente Capítulo Siete Selección de Protocolos de Conmutación y Enrutamiento Copyright 2004 Cisco Press.

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1 Diseño de Redes Corporativas Una metodología descendente Capítulo Siete Selección de Protocolos de Conmutación y Enrutamiento Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer Traducción: Emilio Hernández

2 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

3 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

4 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

5 Ejemplo de Tabla de Decisión

6 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

7 Tabla de reenvío en un Suiche Dirección MACPuerto 1 2 3 08-00-07-06-41-B9 00-00-0C-60-7C-01 00-80-24-07-8C-02

8 Suiches Multicapas Enrutan a nivel IP Arquitectura de conmutación Soluciones de Cisco: –Protocolo de Conmutación Multicapas (Multilayer Switching Protocol, MLSP)

9 Mejoras al STP Revisar de acuerdo a las marcas Por ejemplo, en Cisco –PortFast –UplinkFast y Backbone Fast –Detección de enlace unidireccional –Loop Guard

10 Enlaces Redundantes Nivel de Acceso Nivel de Distribución Nivel de Núcleo Suiche A Suiche BSuiche C Enlace primario Enlace secundario X X X = bloqueado por STP Si un enlace falla, ¿cuánto tarda el STP en recuperarse? Usar UplinkFast para acelerar la convergencia

11 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)

12 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

13 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”

14 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

15 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)

16 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 s0s1 s0 Enrutador AEnrutador BEnrutador C Nodo ANodo CNodo B 172.16.10.2172.16.30.2172.16.50.2 172.16.20.1172.16.40.1 172.16.10.1172.16.30.1172.16.50.1 172.16.20.2172.16.40.2

17 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 s0s1 s0 Enrutador AEnrutador BEnrutador C Nodo ANodo CNodo B 172.16.10.2172.16.30.2172.16.50.2 172.16.20.1172.16.40.1 172.16.10.1172.16.30.1172.16.50.1 172.16.20.2172.16.40.2

18 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

19 Tablas de Rutas de Vector de Distancias Enrutador A Enrutador B 172.16.0.0192.168.2.0 RedDistanciaEnviar a 172.16.0.0 0Port 1 192.168.2.0 1 Enrutador B RedDistanciaEnviar a 192.168.2.0 0Port 1 172.16.0.0 1 Enrutador A Tabla de Rutas del Enrutador ATabla de Rutas del Enrutador B

20 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

21 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

22 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

23 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)

24 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

25 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

26 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

27 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)

28 Areas OSPF conectadas a través de Enrutadores de Borde de Area (ABR) Area 1Area 3Area 2 Area 0 (Backbone) ABR

29 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

30 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

31 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

32 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?