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Diseño de Redes CorporativasUna metodología descendente
Capítulo Siete
Selección de Protocolos de Conmutación y Enrutamiento
Copyright 2004 Cisco Press & Priscilla Oppenheimer
Traducción: Emilio Hernández
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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
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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
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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
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Ejemplo de Tabla de Decisión
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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
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Tabla de reenvío en un Suiche
Dirección MAC Puerto
1
2
3
08-00-07-06-41-B9
00-00-0C-60-7C-01
00-80-24-07-8C-02
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Suiches Multicapas
• Enrutan a nivel IP
• Arquitectura de conmutación
• Soluciones de Cisco:– Protocolo de Conmutación Multicapas
(Multilayer Switching Protocol, MLSP)
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Mejoras al STP
• Revisar de acuerdo a las marcas
• Por ejemplo, en Cisco– PortFast
– UplinkFast y Backbone Fast
– Detección de enlace unidireccional
– Loop Guard
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Enlaces Redundantes
Nivel de Acceso
Nivel de Distribución
Nivel deNúcleo
Suiche A
Suiche B Suiche C
Enlace primario
Enlace secundarioX
X
X = bloqueado por STP
• Si un enlace falla, ¿cuánto tarda el STP en recuperarse?
• Usar UplinkFast para acelerar la convergencia
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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)
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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
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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”
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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
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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)
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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 e0e0
s0 s1s0 s0
Enrutador A Enrutador B Enrutador C
Nodo A Nodo CNodo B
172.16.10.2 172.16.30.2 172.16.50.2
172.16.20.1 172.16.40.1
172.16.10.1 172.16.30.1 172.16.50.1
172.16.20.2 172.16.40.2
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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 e0e0
s0 s1s0 s0
Enrutador A Enrutador B Enrutador C
Nodo A Nodo CNodo B
172.16.10.2 172.16.30.2 172.16.50.2
172.16.20.1 172.16.40.1
172.16.10.1 172.16.30.1 172.16.50.1
172.16.20.2 172.16.40.2
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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
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Tablas de Rutas de Vector de Distancias
Enrutador A
Enrutador B
172.16.0.0 192.168.2.0
Red Distancia Enviar a
172.16.0.0 0 Port 1192.168.2.0 1Enrutador B
Red Distancia Enviar a
192.168.2.0 0 Port 1 172.16.0.0 1Enrutador A
Tabla de Rutas del Enrutador A Tabla de Rutas del Enrutador B
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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)
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Areas OSPF conectadas a través de Enrutadores de Borde de Area (ABR)
Area 1 Area 3Area 2
Area 0 (Backbone)
ABR ABRABR
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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
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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
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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
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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?