UNIDAD VI
PROTOCOLOS DE ESTADO DE
ENLACE
Protocolos de enrutamiento de estado de enlace
A los protocolos de enrutamiento de estado de enlace también se los conoce como
protocolos de shortest path first y se desarrollan en torno del algoritmo shortest
path first (SPF) de Edsger Dijkstra.
Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace IP se muestran en la figura:
•
•
Open Shortest Path First (OSPF)
Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)
Introducción al algoritmo SPF
Al algoritmo de Dijkstra se lo llama comúnmente algoritmo shortest path first (SPF).
Este algoritmo acumula costos a lo largo de cada ruta, desde el origen hasta el destino.
Si bien al algoritmo de Dijkstra se conoce como el algoritmo shortest path first, éste es
de hecho el objetivo de cada algoritmo de enrutamiento.
En la figura, cada ruta se rotula con un
valor arbitrario para el costo. El costo de
la ruta más corta para que R2 envíe
paquetes a la LAN conectada a R3 es 27.
Observe que este costo no es 27 para
que todos los routers alcancen la LAN
conectada a R3. Cada router determina
su propio costo hacia cada destino en la
topología. En otros términos, cada
router calcula el algoritmo SPF y
determina el costo desde su propia
perspectiva.
Introducción al algoritmo SPF
Introducción al algoritmo SPF
Proceso de enrutamiento de estado de enlace
Todos los routers de nuestra topología completarán el siguiente proceso genérico de
enrutamiento de estado de enlace para alcanzar un estado de convergencia:
Enrutamiento de estado de enlace
1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamente
• Cuando configura y activa correctamente las interfaces, el router
aprende sobre sus propias redes conectadas directamente.
Independientemente de los protocolos de enrutamiento utilizados,
dichas redes conectadas directamente ahora forman parte de la
tabla de enrutamiento. A los fines de nuestro análisis, nos
concentraremos en el proceso de enrutamiento de estado de enlace
desde la perspectiva de R1.
Enrutamiento de estado de enlace
1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamente
Enlace
Con los protocolos de enrutamiento de estado de enlace, un enlace es una interfaz en un router.
Como ocurre con los protocolos por vector de distancia y las rutas estáticas, la interfaz debe
configurarse adecuadamente con una dirección IP y una máscara de subred, y el enlace debe
encontrarse en estado activo antes de que el protocolo de enrutamiento de estado de enlace
pueda aprender acerca de un enlace.
La figura muestra a R1 conectado a cuatro redes conectadas
directamente:
La interfaz FastEthernet 0/0 se encuentra en la red 10.1.0.0/16
La red Serial 0/0/0 se encuentra en la red 10.2.0.0/16
La red Serial 0/0/1 se encuentra en la red 10.3.0.0/16
La red Serial 0/0/2 se encuentra en la red 10.4.0.0/16
Enrutamiento de estado de enlace
1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamente
Estado de enlace
La información sobre el estado de aquellos enlaces se conoce como estados de enlace. Como podrá ver en la figura,
esta información incluye:
•
•
•
•
La dirección IP de la interfaz y la máscara de subred.
El tipo de red, como Ethernet (broadcast) o enlace serial punto a punto.
El costo de dicho enlace.
Cualquier router vecino en dicho enlace.
Enrutamiento de estado de enlace
2.- Envío de paquetes de saludo a los vecinos
El segundo paso en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente:
Cada router es responsable de reunirse con sus vecinos en redes conectadas directamente.
Los routers con protocolos de enrutamiento de estado de enlace utilizan un protocolo de saludo
para descubrir cualquier vecino en sus enlaces. Un vecino es cualquier otro router habilitado con el
mismo protocolo de enrutamiento de estado de enlace.
Enrutamiento de estado de enlace
3.- Construcción del paquete de estado de enlace
Nos encontramos ahora en el tercer paso del proceso del
enrutamiento de estado de enlace:
Cada router crea un paquete de estado de enlace (LSP) que
incluye el estado de cada enlace conectado directamente.
Enrutamiento de estado de enlace
3.- Construcción del paquete de estado de enlace
Una vez que un router establece sus adyacencias, puede crear sus propios paquetes de estado de enlace (LSP), los cuales incluyen la
información de estado de enlace de sus enlaces. Una versión simplificada de los LSP de R1 es:
1. R1; Ethernet network 10.1.0.0/16; Cost 2
2. R1 -> R2; Serial point-to-point network; 10.2.0.0/16; Cost 20
3. R1 -> R3; Serial point-to-point network; 10.3.0.0/16; Cost 5
4. R1 -> R4; Serial point-to-point network; 10.4.0.0/16; Cost 20
Enrutamiento de estado de enlace
4.- Saturación del paquete de estado de enlace a los vecinos
El cuarto paso en el proceso de
enrutamiento de estado de enlace
consiste en lo siguiente:
Cada router inunda el LSP a todos los
vecinos, que luego almacenan todos los
LSP recibidos en una base de datos.
Siempre que un router recibe un LSP de
un router vecino, envía de inmediato
dicho LSP a todas las demás interfaces,
excepto la interfaz que recibió el LSP.
Este proceso crea un efecto de
saturación de los LSP desde todos los
routers a través del área de
enrutamiento.
Enrutamiento de estado de enlace
5.- Construcción de una base de datos de estado de enlace
El paso final en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo
siguiente:
Cada router utiliza la base de datos para construir una mapa completo de la topología
y calcule el mejor camino para cada red de destino.
Después de que cada router haya propagado sus propios LSP con el proceso de
saturación de estado de enlace, cada router tendrá luego un LSP proveniente de cada
router de estado de enlace en el área de enrutamiento. Dichos LSP se almacenan en la
base de datos de estado de enlace.
Cada router en el área de enrutamiento puede
ahora usar el algoritmo SPF para construir los
árboles SPF que vio anteriormente.
Enrutamiento de estado de enlace
5.- Construcción de una base de datos de estado de enlace
Observemos la base de datos de estado de enlace para R1, así como el árbol SPF que se
obtiene del cálculo del algoritmo SPF.
Enrutamiento de estado de enlace
5.- Construcción de una base de datos de estado de enlace
• Con una base de datos de estado de enlace completa, R1 ahora puede
utilizar la base de datos y el algoritmo shortest path first (SPF) para
calcular la ruta preferida o la ruta más corta para cada red. En la figura,
observe que R1 no utiliza la ruta entre sí mismo y R4 para alcanzar
cualquier LAN en la topología, incluida la LAN conectada a R4. La ruta a
través de R3 tiene un costo inferior. Asimismo, R1 no utiliza la ruta entre
R2 y R5 para llegar a R5. La ruta a través de R3 tiene un costo inferior. Cada
router en la topología determina la ruta más corta desde su propia
perspectiva.
Enrutamiento de estado de enlace
Construcción del árbol SPF
• Examinemos con mayor detalle la
manera en que R1 construye su árbol
SPF. La topología actual de R1 sólo
incluye a sus vecinos. Sin embargo, al
utilizar la información de estado de
enlace proveniente de todos los
demás routers, R1 puede ahora
comenzar a construir un árbol SPF
ubicándose en la raíz de éste.
Enrutamiento de estado de enlace
Construcción del árbol SPF
Enrutamiento de estado de enlace
Construcción del árbol SPF
Enrutamiento de estado de enlace
Construcción del árbol SPF
Enrutamiento de estado de enlace
Construcción del árbol SPF
Enrutamiento de estado de enlace
Determinación de la ruta más corta
• El algoritmo SPF real
determina la ruta más corta
al construir el árbol SPF.
Hemos hecho esto en dos
pasos para simplificar la
comprensión del algoritmo.
• La figura muestra el árbol
SPF para R1. Al utilizar este
árbol, los resultados del
algoritmo SPF indican la
ruta más corta hacia cada
red.
Enrutamiento de estado de enlace
Generación de una tabla de enrutamiento desde el árbol SPF
• Al utilizar la información de la ruta más corta determinada
por el algoritmo SPF, dichas rutas ahora pueden agregarse a
la tabla de enrutamiento.
Enrutamiento de estado de enlace
Requerimientos de un protocolo de enrutamiento de estado de enlace
•
Requerimientos de memoria
Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace normalmente requieren más memoria,
más procesamiento de CPU y, en ocasiones, un mayor ancho de banda que los protocolos de
enrutamiento por vector de distancia. Los requerimientos de memoria responden a la
utilización de bases de datos de estado de enlace y la creación del árbol SPF.
•
Requerimientos de procesamiento
Los protocolos de estado de enlace también pueden requerir un mayor procesamiento de CPU
que los protocolos de enrutamiento por vector de distancia. El algoritmo SPF requiere un
mayor tiempo de CPU que los algoritmos de vector de distancia, como Bellman-Ford, ya que los
protocolos de estado de enlace crean un mapa completo de la topología.
•
Requerimientos de ancho de banda
La saturación de paquetes de estado de enlace puede ejercer un impacto negativo en el ancho
de banda disponible en una red. Si bien esto sólo debería ocurrir durante la puesta en marcha
inicial de los routers, también podría ser un problema en redes inestables.
OSPF
OSPF fue diseñado por el grupo de trabajo de OSPF:
IETF (Grupo de trabajo de ingeniería de Internet), que
aún hoy existe. El desarrollo de OSPF comenzó en 1987
y actualmente hay dos versiones en uso:
• OSPFv2: OSPF para redes IPv4 (RFC 1247 y RFC 2328)
• OSPFv3: OSPF para redes IPv6 (RFC 2740)
OSPF - Introducción
• OSPF es un protocolo de enrutamiento sin
clase que utiliza el concepto de áreas para
realizar la escalabilidad. El IOS de Cisco utiliza
el ancho de banda como la métrica de costo
de OSPF.
Tipos de paquetes OSPF
• En el capítulo anterior, presentamos Paquetes de
estado de enlace (LSP). La figura muestra los cinco
tipos diferentes de LSP de OSPF. Cada paquete cumple
una función específica en el proceso de enrutamiento
de OSPF:
Protocolo de saludo
• Antes de que un router OSPF pueda saturar a otros routers con sus
estados de enlace, primero debe determinar si existe algún otro
vecino OSPF en alguno de sus enlaces. En la figura, los routers
OSPF envían paquetes de saludo a todas las interfaces habilitadas
con OSPF para determinar si hay vecinos en dichos enlaces. La
información en el saludo de OSPF incluye la ID del router OSPF del
router que envía el paquete de saludo.
Intervalos muerto y de saludo de OSPF
• Antes de que dos routers puedan formar una adyacencia de
vecinos OSPF, éstos deben estar de acuerdo con respecto a
tres valores: Intervalo de saludo, intervalo muerto y tipo de
red. El intervalo de saludo de OSPF indica la frecuencia con
que un router OSPF transmite sus paquetes de saludo. De
manera predeterminada, los paquetes de saludo OSPF se
envían cada 10 segundos en segmentos multiacceso y punto
a punto.
En la mayoría de los casos, los paquetes de saludo OSPF se envían como multicast
a una dirección reservada para ALLSPFRouters en 224.0.0.5
Intervalos muerto y de saludo de OSPF
• El intervalo muerto es el período,
expresado en segundos, que el
router esperará para recibir un
paquete de saludo antes de
declarar al vecino "desactivado".
Cisco utiliza en forma
predeterminada cuatro veces el
intervalo de Hello. En el caso de
los segmentos multiacceso y
punto a punto, dicho período es
de 40 segundos.
Distancia administrativa
• La distancia administrativa (AD) es la confiabilidad (o
preferencia) del origen de la ruta. OSPF tiene una
distancia administrativa predeterminada de 110.
Como puede ver en la figura, al compararlo con otros
protocolos de gateway interiores (IGP), se prefiere a
OSPF con respecto a IS-IS y RIP.
Autenticación
• Al igual que otros protocolos de enrutamiento, OSPF puede configurarse
para autenticación.
• Es aconsejable autenticar la información de enrutamiento transmitida.
RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS y BGP pueden configurarse para encriptar y
autenticar su información de enrutamiento. Esto garantiza que los routers
sólo aceptarán información de enrutamiento de otros routers que estén
configurados con la misma contraseña o información de autenticación.
Topología
• La figura muestra la topología para este capítulo. Observe que el
esquema de direccionamiento no es contiguo. OSPF es un protocolo
de enrutamiento sin clase. Por lo tanto, configuraremos la máscara
como parte de nuestra configuración OSPF. Como sabe, al hacerlo
se solucionará el problema del direccionamiento no contiguo.
También observe que en esta topología hay tres enlaces seriales de
varios anchos de banda y cada router tiene múltiples rutas para
cada red remota.
Direccionamiento
Configuración inicial de R1
Configuración inicial de R2
Configuración inicial de R3
Comando router ospf
• OSPF se habilita con el comando de configuración global
router ospf process-id. El comando process-id es un
número entre 1 y 65535 elegido por el administrador de
red. El comando process-id es significativo a nivel local, lo
que implica que no necesita coincidir con otros routers
OSPF para establecer adyacencias con dichos vecinos.
Comando network
El comando network utilizado con OSPF tiene la misma función que
cuando se utiliza con otros protocolos de enrutamiento IGP:
Cualquier interfaz en un router que coincida con la dirección de red en
el comando network estará habilitada para enviar y recibir paquetes
OSPF.
Esta red (o subred) estará incluida en las actualizaciones de
enrutamiento OSPF.
El comando network se utiliza en el modo de configuración de
router.
Router(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-id
Comando network
• El comando network de OSPF utiliza una combinación
de network-address y wildcard-mask similar a la que
puede utilizar EIGRP. Sin embargo, a diferencia de
EIGRP, OSPF requiere la máscara wildcard. La dirección
de red junto con la máscara wildcard se utiliza para
especificar la interfaz o rango de interfaces que se
habilitarán para OSPF con el comando network.
Comando network
ID del router OSPF
• La ID del router OSPF se utiliza para identificar
en forma exclusiva cada router en el dominio
de enrutamiento OSPF. La ID de un router es
simplemente una dirección IP.
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VI. Protocolos de estado de enlace - redesdearealocal-utt