características del enrutamiento dinámico en internet · tier 1 isp tier 1 isp tier 1 isp tier 1...
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LABORATORIO DE PROGRAMACIÓN DE REDESÁrea de Ingeniería Telemática
Características del enrutamientodinámico en Internet
Area de Ingeniería Telemáticahttp://www.tlm.unavarra.es
Laboratorio de Programación de Redes3º Ingeniería Técnica en Informática de Gestión
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Objetivos• Conceptos básicos del enrutamiento
jerárquico en Internet
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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico
– IGPs– EGPs
• Estructura de Internet
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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico
– IGPs– EGPs
• Estructura de Internet
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Nivel de red• Objetivo:
– Llevar paquetes del origen al destino– Usar los enlaces de forma “eficiente”
• Direccionamiento:– Que permita identificar a los nodos– Tiene una estructura (no es plano)– Ésta reduce la información en los routers
• Enrutamiento– Elementos de encaminamiento deben “aprender” cómo
es la red– Deben cacular “buenos” caminos a los destinos– Esto se almacena en las “tablas de rutas”
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Red A
Red B
Red D
Red CR6
Routing• “Ruta” es un camino (path) ⇒ acíclico (…)• “Routing” = proceso de calcular los caminos que deben seguir los
paquetes• Se pueden calcular en función de:
– Flujo– Tipo de tráfico– (origen, destino)– Destino
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Red A
Red B
Red D
Red CR6
Conmutación• Reenviar los bits por el camino• Servicios posibles
– Circuitos (telefonía, longitud deonda)
– Paquetes• Circuitos virtuales (…)• Datagramas (…)
Cada paquete del mismo flujosigue la misma ruta
Cada paquete es conmutadoindependientemente
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Características de IP• Nivel de red• Servicio de datagramas, sin conexión• Routing en función de la dirección destino• No fiable• Best effort• Provee:
– Independencia de las tecnologías de cada red– Direccionamiento global– TOS– Fragmentación y reensamblado
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Otros aspectos• Direccionamiento
– Nivel 2: local, plano ⇒ no escalable– Nivel 3: según lugar, jerárquico ⇒ escalable– Direcciones temporales– Network Address Translation para reducir
direcciones• Routing basado en la dirección destino
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Red A
Red B
Red D
Red CR6
Routing en IP• Llevado a cabo por un proceso que
se ejecuta en cada router (cálculodistribuido) (…)
• Resultado: una “tabla de rutas” encada router (…)
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
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Red A
Red B
Red D
Red CR6
Routing en IP• Llevado a cabo por un proceso que
se ejecuta en cada router (cálculodistribuido) (…)
• Resultado: una “tabla de rutas” encada router (…)
……
IP de if0 de R4Red D
IP de if0 de R4Red C
IP de if0 de R3Red B
IP de if1 de R1Red A
Next-hopDestino
if0
if0 if0
if0
if1
if1if1
if1
if1
if2if2if0
if1
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
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Red A
Red B
Red D
Red CR6
Forwarding en IP• Tarea de “reenviar” por el interfaz
adecuado el paquete recibido• En base a la tabla de rutas del router• La tabla indica cuál es el siguiente router
(next-hop) en el camino• El router tendrá conectividad a nivel 2
con él……
IP de if0 de R4Red D
IP de if0 de R4Red C
IP de if0 de R3Red B
IP de if1 de R1Red A
Next-hopDestino
if0
if0 if0
if0
if1
if1if1
if1
if1
if2if2if0
if1
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
Routingprocess
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Principio de optimalidad• Si router J está en el camino óptimo
desde I a K entonces el camino óptimode J a K está en la misma ruta (…)
• Si existiera una ruta mejor de J a K sepodría concatenar con el de I a J
• El conjunto de rutas óptimas a undestino es un árbol = sink tree (…)
• Árbol ⇒ sin lazos (loops) IJK
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¿Camino óptimo?• Shortest path• ¿Cómo medirlo?
– Número de saltos– Distancia geográfica– Retardo
• Peso de cada vértice:– BW– Tráfico medio– Coste (€€)– Longitud media de cola– Combinación
11
1
11
111
11
1
1
1
1
11
1 11 1
105
201
22
1256
105
56
33
373
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40
102
25
11
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2
22
22
33
33
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Construcción de las tablas de rutas
¿Estática o dinámica?Estática:• Configuración manual• Cambios lentosDinámica:• Mediante un protocolo de
enrutamiento– Escalabilidad– Adaptabilidad– Complejidad
¿Información global odescentralizada?
Global:• Todos los routers tienen
información completa de latopología y los costes de losenlaces
• Algoritmos “link state”Descentralizada:• El router conoce solo a sus
vecinos• Mediante un proceso iterativo
intercambia esa información consus vecinos
• Algoritmos “distance vector”
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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico
– IGPs– EGPs
• Estructura de Internet
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Enrutamiento jerárquicoEscala: con centenares de
millones de destinos• ¡No se pueden tener todos
los destinos en las tablas derutas!– Memoria– CPU– BW para informar de rutas
• Autonomía administrativa• Cada administrador de red
quiere controlar elenrutamiento dentro de sured
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Enrutamiento jerárquico• Agrupar routers en regiones:
“Autonomous Systems” (AS)• Routers de un AS un solo
administrador• Normalemente los routers en el
mismo AS emplean el mismoprotocolo de enturamiento– IGP = Interior Gateway Protocol– Routers en diferentes AS pueden
emplear diferente IGP– Interior oculto
• Comunicar información deenrutamiento entre los AS
– EGP = Exterior GatewayProtocol
– Entre los border routers orouters frontera de losAS
AS 1
AS 2
AS 3
Border router
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Enrutamiento jerárquicoBorder router• La tabla de rutas es
configurada por ambos• IGP: rutas a destinos
internos• EGP: rutas a destinos
externos
• IGP da las rutas internas• ¿Si hay más de un enlace al
exterior?– EGP debe informar de a
qué destinos se puedellegar por cada uno
AS 1
AS 2
AS 3
Border router
Tabla de rutas
IGP EGP
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Interior Gateway Protocols (IGP)Características:• Simples• Calculan caminos eficientes
respecto a una métrica• Recalculan rápidamente
ante cambios• No escalan bien para redes
grandes
AS 1
AS 2
AS 3
Los más comunes:• RIP: Routing Information Protocol• OSPF: Open Shortest Path First• EIGRP: Interior Gateway Routing
Protocol (propietario de Cisco)
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Exterior Gateway Protocols (EGP)Características:• Mejor escalabilidad• Habilidad para agregar
rutas• Habilidad para expresar
políticas• Mayor carga en el router
BGP (Border Gateway Protocol):• Estándar de facto
• Algoritmo path-vector : anuncia elcamino completo al destino (comouna secuencia de ASs)
• Los anuncios empleanconexiones TCP entre los routers
AS 1
AS 2
AS 3
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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico
– IGPs– EGPs
• Estructura de Internet
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Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Default-free zone
Estructura de Internet• Tier-1 ISPs o Internet backbone networks
– Grandes proveedores internacionales (AT&T, BBN, BT, Cable&Wireless,Sprint, UUNET, etc.)
– Conexión completamente mallada– No emplean “ruta por defecto”, tienen rutas a todas las redes (Junio04:
140.396 rutas)
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Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Default-free zone
Tier 2 ISPTier 2 ISP Tier 2 ISP
Tier 2 ISP
Estructura de Internet• Tier-2 ISPs
– Regionales o nacionales– Se conectan (peering agreement) a unos pocos tier-1 ISPs (ellos son los
clientes y el tier-1 el proveedor de tránsito)– Se pueden conectar a otros tier-2
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Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Default-free zone
Tier 2 ISPTier 2 ISP Tier 2 ISP
Tier 2 ISP
Tier 3 ISP
Tier 3 ISP Tier 3 ISP Tier 3 ISPTier 3 ISP
Tier 3 ISP
Estructura de Internet• Tier-3 ISPs
– ISPs locales de acceso– Se conectan a uno o más tier-2 y entre ellos
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Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Tier 1 ISP Tier 1 ISP
Default-free zone
Tier 2 ISPTier 2 ISP Tier 2 ISP
Tier 2 ISP
Tier 3 ISP
Tier 3 ISP Tier 3 ISP Tier 3 ISPTier 3 ISP
Tier 3 ISP
NAP
Estructura de Internet• Points of Presence (POPs)• NAPs (Network Access Points) o IXP (Internet eXchange Point)
– Son redes de alta velocidad en sí mismas– Pretenden ahorrar €€– Reducir retardo– Mantener local el tráfico local (ej: Espanix)
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Resumen• Los routers (conmutadores de paquetes) reenvían
paquetes IP en función de sus tablas de rutas• Aprenden estas tablas por medio de protocolos de
enrutamiento• La estructura de Internet es jerárquica (Tiers)• Esto lleva a un enrutamiento jerárquico dividido en:
– Intradomain– Interdomain– Diferente problemática para ambos