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Sistemas Distribuidos. Clase 6. “Algoritmos de Ruteo”. Algoritmos de Ruteo. Ruteadores. 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:

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Sistemas Distribuidos

Clase 6

“Algoritmos de Ruteo”

ruteadores
Ruteadores

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 llegar
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores1
Ruteadores

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).
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores protocolos
Ruteadores- Protocolos

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).
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores protocolos1
Ruteadores- Protocolos
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores protocolos2
Ruteadores- Protocolos
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores ubicaci n
Ruteadores- Ubicación

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 protocolos de ruteo
Ruteadores- Protocolos de Ruteo

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.
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores protocolos de ruteo1
Ruteadores- Protocolos de Ruteo

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.
  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores protocolos de ruteo2
Ruteadores- Protocolos de Ruteo

Tablas y

Protocolos

de Ruteo

  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
ruteadores tipos de enrutamiento
Ruteadores- Tipos de Enrutamiento

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores convergencia
Ruteadores- Convergencia

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores convergencia1
Ruteadores- Convergencia

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores topolog a
Ruteadores- Topología

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores topolog a1
Ruteadores- Topología

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores problemas de convergencia
Ruteadores- Problemas de Convergencia
  • 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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores retardo de propagaci n
Ruteadores- Retardo de Propagación

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores retardo de propagaci n1
Ruteadores- Retardo de Propagación
  • 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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores bucles de enrutamiento
Ruteadores- Bucles de Enrutamiento
  • 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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores evitar bucles
Ruteadores- Evitar Bucles

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores m tricas
Ruteadores- Métricas

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores m tricas1
Ruteadores- Métricas

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores m tricas2
Ruteadores- Métricas

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
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores m tricas3
Ruteadores- Métricas

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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores protocolos3
Ruteadores- Protocolos
  • 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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores distancia vectorial
Ruteadores- Distancia Vectorial
  • 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.
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores distancia vectorial1
Ruteadores- Distancia Vectorial
  • 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.
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ruteadores distancia vectorial2
Ruteadores- Distancia Vectorial
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores estado del enlace
Ruteadores- Estado del Enlace
  • 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).
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores estado del enlace1
Ruteadores- Estado del Enlace
  • 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).
  • 6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de la primera versión en inglés / McGraw Hill / Madrid España 2002 / ISBN: 84-481-2727-7
ruteadores estado del enlace2
Ruteadores- Estado del Enlace
  • 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.
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ruteadores h bridos
Ruteadores- Híbridos
  • 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).
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ruteadores cisco
Ruteadores- CISCO

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.
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ruteadores cisco 7500
Ruteadores- CISCO 7500

Ruteador

CISCO 7500

  • Router http://www.techweb.com/encyclopedia
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Fin

Algoritmos de Ruteo