El Enrutamiento IP

Introducción

A finales del siglo XX, hemos visto como las redes de comunicación se han ido formando poco a poco en parte indispensable de nuestra vida, desde pagar en un establecimiento público, pasando por el servicio de internet hasta poder recibir asistencia en un centro médico, implica la intervención de redes y de enrutamiento. Para que esto sea posible, se necesitó (y se sigue necesitando) de un elemento indispensable: El enrutamiento IP y con él, una gran cantidad de protocolos de red, los cuales permiten organizar la información para su organización y administración.

En esta minimalista monografía, intentaremos dar definición y organizar de forma sintetizada toda la información referente al enrutamiento IP y de todos los protocolos que lleva consigo, para buscar así, una respuesta al funcionamiento de las grandes redes con las que convivimos.

Daremos definición también, a muchos de los términos informáticos recurrentes en este tema, por el motivo de ser elementos necesarios para comprender los diversos temas que abordaremos.

Definiendo el enrutamiento IP

Este proceso permite la interconectividad y la comunicación de redes, a través de paquetes IP enviados desde un origen a un destino, gracias a la tecnología incorporada dentro de cada router, que lo hacen posible, a través de diversas configuraciones y protocolos.

Utilidad

Con el transcurso de los años y el desarrollo de servidores, redes de ordenadores y el internet, se buscó aumentar la eficacia de dichos sistemas, por lo que a lo largo del último siglo se han ido lanzando nuevas propuestas buscando nuevas mejoras, es así como nacieron nuevos elementos como los routers y con ellos una serie de nuevos protocolos que facilitarían la centralización y el intercambio de datos entre redes.

Algunas de sus utilidades son:

• Descubrir redes remotas.

• Mantener la información de enrutamiento actualizada.

• Escoger el mejor camino hacia las redes de destino.

• Poder encontrar un mejor camino nuevo si la ruta actual deja de estar disponible.

Tipos

Estático

Es una configuración IP definida por el administrador de una red, con el fin de que un router pueda aprender y registrar en su tabla de enrutamiento, diversas direcciones con las cuales podrá interactuar. (Con interactuar nos referiremos al intercambio de datos y tablas)

Ventajas y Desventajas

Sintaxis

Router (config) # ip route (direccion de red) (mascara de subred) (direccion de IP/interfaz de salida )

Dónde:

Dirección de red: Es la dirección de la red remota que deseamos alcanzar.

Máscara de subred: máscara de subred de la red remota.

Dirección IP: Dirección ip de la interfaz del router vecino (ip del siguiente salto).

Interfaz de salida: Interfaz que utilizará el router para enviar paquetes a la red remota de destino.

Configurándose de dos formas:

Router (config) # ip route (direccion de red) (mascara de subred) (direccion IP)

Router (config) # ip route (direccion de red) (mascara de subred) (interfaz de salida)

Default

Definición

Esta configuración se suele usar cuando tenemos una ruta de destino desconocido, debido a que, en este caso, el router no tendrá una direccion fija con la que pueda interactuar.

Sintaxis

Con la que pueda interactuar.

Router (config) # ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 [IP del primer salto/interfaz de salida][distancia administrativa]

Dinámico

Definición

Esta configuración nos permite el enrutamiento automático de una determinada red, así como una actualización frecuente de la tabla de enrutamiento de la red. Fue diseñada para la administración de redes grandes. Su principal característica, y la que la diferencia de las demás, es su escalabilidad.

Ventajas y Desventajas

Distancia Administrativa

Es un número entre 0 y 255 que califica la confiabilidad de la información de enrutamiento recibida por un dispositivo de cualquiera de las fuentes de información que están disponibles. Se utiliza también como criterio de selección cuando el dispositivo tiene en su base de información múltiples rutas hacia el mismo destino, obtenidas a través de diferentes fuentes de información.

Tipos de enrutamiento dinámico

Protocolos IGP

Traducida al Español, como protocolo de pasarela interior, (de la traducción "Interior Gateway Protocol") es una categoría de protocolos de enrutamiento usado para intercambiar información en un AS (sistema autónomo, de la traducción "Autonomy System") que hace énfasis también a todos los protocolos dentro del AS.

Autonomy System (AS)

Definido como "Un grupo de redes IP que poseen una política de rutas propia e independiente", se caracteriza por ser un grupo de redes comunicadas bajo una administración autónoma, siendo estas mayormente ISP (Proveedor de servicios de internet), así como también caracterizada por realizar su propia gestión de tráfico entre sí misma y otras SA.

Se Suelen dividir en tres categorías, en base al modo de operación y sus características de conectividad:

• SA stub: Se puede conectar solo como una SA

• SA de transito: Se puede conectar con varios SA, además de permitir la comunicación entre sí misma y los demás SA a los que esté conectado.

• SA multihomed: Se puede conectar con varios SA, pero no puede comunicarse con los demás.

Clases de Protocolos

Se suelen clasificar en:

Vector-Distancia: Es un método de enrutamiento que utiliza el algoritmo de Bellman-End-Ford, para hallar las rutas más cortas hacia un destino.

Sus características son las siguientes:

• Escoge siempre la ruta más corta hacia su destino, asea la ruta con menor cantidad de saltos entre el origen y un destino.

• Suele actualizarse y enviar una tabla de enrutamiento completa cada cierto periodo de tiempo. (Esto dependerá del tipo de protocolo de red que usemos, bajo esta categoría).

• Para hallar el camino más corto, su algoritmo calcula la dirección y la distancia hacia cualquier enlace en la red, así como el costo para alcanzar un destino usando la métrica del camino.

• Realiza el enrutamiento por rumos, el cual necesita que cada router identifique cambios periódicamente y los adjunte en la tabla de enrutamiento para el envío a sus adyacentes. Esta modalidad se caracteriza principalmente por que el origen (router) no puede determinar si las rutas son verdaderas o no.

Estado de enlace: Creado por ARPANET a fines de la década de los 70s, como un sustituto progresivo del modelo de vector–distancia, con el fin de hacer más efectivo el tráfico de información en un SA. Usa un "encaminador" (que puede ser un router) para poder comunicar a los demás nodos datos y distancias cerca de los mismos.

Sus características son:

• Suele usar ciertos criterios para seleccionar el camino más corto de un nodo a otro, los cuales son:

• Ancho de Banda (bandwich)

• Retardo (Delay)

• Carga (Loard)

• Costo (Cost)

• Confiabilidad (Reliability)

• Los criterios predeterminados suelen ser el ancho de banda y el retardo.

Su funcionamiento Se puede dividir en 5 pasos importantes y necesarios:

• Determinación de nodos:

En este paso, el router envía un paquete especial que le permite determinar a sus adyacentes en la red (Este paquete, variara con el protocolo que se use)

• Determinación del retardo:

En este paso, el router envía otro paquete especial que le permitirá a través del cálculo del tiempo de ida y regreso dividido sobre la cantidad de nodos (dos), determinar el retado promedio con el router al que le envío el paquete.

• Elaborando Paquetes:

Una vez recolectada la información previa, los routers de la red envían un paquete de estado de enlace, los cuales ofrecen información sobre le estado de la red, la estructura de los paquetes suele ser la que mostramos a continuación:

• Identidad del router

• Secuencia

• Edad

• Lista de nodos vecinos

• Distribuyendo Paquetes:

En esta parte, se reparte el paquete por cada uno de los nodos de la red, este proceso suele ser muy tedioso y riesgoso, debido a que pro algún pequeño error, se puede ocasionar un caos en el envío, incapacitando el envío de paquetes de enlace.

• Calculando la ruta mínima:

En este paso, el router, a través del algoritmo de Dijkstra determina la ruta más corta para enviar, de un nodo a otro, un paquete.

Tipos de Protocolos

Estos se suelen dividir en:

Classful: Son aquellos protocolos que no soportan DLSM, debido a que la tabla de enrutamiento no incluye las máscaras de red, por lo cual las redes con esta deficiencia no se pueden comunicar con redes adyacentes de diferente clase.

• RIP v1: Fue uno de los primeros protocolos de enrutamiento pensado para su uso en redes de gran complejidad, del inglés Routing Information Protocol es un protocolo de puerta de enlace interior usada por los "encaminadores" (routers) para el intercambio de información en acerca el IP de los disponibles. Su algoritmo se ubica en la clase vector-distancia.

Su origen se remonta al ambiguo protocolo de Xerox corporation: GWINFO, la cual después de varias modificaciones, desemboco en el protocolo routed (1982). Desde su aparición a fines de los 80s ha sido la base de diversos protocolos híbridos, como el Apple Talk Routing Table Maintenance Protocol.

Temporizadores:

• Temporizador Periódico: Tiene la misión de controlar el tiempo en el que se enviaran los mensajes de actualización, se suele (y debe) ajustar el temporizador a 30sg para evitar sobrecargar la red.

• Temporizador de caducidad: Este establece un tiempo en el que un nodo puede mantenerse sin recibir una actualización, se actualiza cada vez que un router recibe una nueva tabla de enrutamiento, el tiempo suele ser de 180sg.

• Temporizador de descarte (o colección): Este tiene la misión de contar el tiempo en el que el nodo es identificado como invalidado, al no recibir una actualización y el tiempo para su descarte desde la tabla de ruteo.

Sintaxis de configuración (Wikipedia, 10 de noviembre del 2017):

Router(config)#router rip

Router(config-router)#network 192.168.1.0

Router(config-router)#network 200.200.1.0

Router(config-router)#version 2

Router(config-router)#maximum-paths 6

Router(config-router)#no auto-summary

Leyenda:

• Network: Anuncia las redes que están conectadas en el router de forma directa que van a ser anunciados por el protocolo RIP.

• Version: Únicamente puede ser de 1 ó 2 que son las versiones que tiene el protocolo.

• Maximun-Paths: Indica la cantidad de enlaces que pueden balancear carga de igual costo o métrica (para RIP su métrica son los saltos), esto puede ser opcional, predeterminadamente son 4 paths.

• IGRP: Es un protocolo de internet que permite la comunicación dentro de un SA, del inglés Interior Gateway Routing Protocol, busca que cada router publique destinos con una distancia correspondiente. Su algoritmo se ubica en la clase vector-distancia.

Inicialmente creada por CISCO, fue desplegada con éxito en 1986. Actualmente se emplea en el protocolo TCP/IP según el modelo OSI de interconexión de datos.

Sintaxis de configuración (Aprende Redes, 19 de septiembre del 2006):

Router (config)#router igrp 100

Router (config-router)#network 192.168.1.0

Router (config-router)#network 200.200.1.0

Router (config-router)#variance ?

Metric variance multiplier

Router (config-router) #variance 2

Router (config-router) #traffic-share ?

balanced Share inversely proportional to metric

min All traffic shared among min metric paths

Leyenda:

• Router igrp 100: Específica a IGRP como protocolo de enrutamiento para el sistema autónomo 100, este valor varía de 1 a 65535.

• Network: específica las redes directamente conectadas al router que serán anunciadas por IGRP

• Variance (opcional): Configura el equilibrado de carga de coste desigual definiendo la diferencia entre la métrica óptima y la peor métrica aceptable.

• Variance[multiplicador] (opcional): Especifica el rango de valores de métrica que serán aceptadas para el equilibrado de la carga.

• Traffic-share[balanced|min] (opcional): Controla la forma en que debe distribuirse el tráfico entre rutas de comparación de carga IGRP.

• Balanced: El tráfico se distribuye proporcionalmente a las relaciones entre las distintas métricas.

• Min: Especifica que deben usarse las rutas de coste mínimo.

Classless: Son aquellos protocolos si soportan DLSM, debido a que la tabla de enrutamiento no incluye las máscaras de red, por lo cual estas redes no se pueden aplicar a redes de diferentes clases.

• RIP v2: Fue modificada con el fin de responder a las crecientes demandas de redes más complejas. Estandarizada en 1998, soporta DLSM, además de tener compatibilidad con su predecesora: RIPv1.

Sintaxis de configuración (Redes y comunicaciones,16 de Abril del 2017):

router(config)#router rip

router(config-router)#versión 2

router(config-router)#network a.a.a.a

router(config-router)#network b.b.b.b

router(config-router)#network c.c.c.c

Leyenda:

• Router rip: Comando para acceder al modo de configuración de router asignando el protocolo de enrutamiento RIP.

• Versión 2: Comando que indica la versión

• Network: Comando que se utiliza para que el router pública las redes en sus paquetes de actualización RIP.

• a.a.a.a: Red que será publicada por el router.

• EIGRP: Es un prototipo, patentado por CISCO, es considerada uno de los protocolos con las funciones más avanzadas, del inglés Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, es actualmente uno de los más usados actualmente por sus avanzadas características.

Tablas:

• Tabla de vecinos: Esta enumera la cantidad de routers adyacentes al nodo, manteniendo un registro que puede ser comparado con los de los demás nodos.

• Tabla de topología: Es la tabla en la que se almacena toda la información recibida de sus adyacentes. Esta tabla le permite calcular la ruta de costo hacia un destino determinado.

• Temporizador de descarte (o colección): Este tiene la misión de contar el tiempo en el que el nodo es identificado como invalidado, al no recibir una actualización y el tiempo para su descarte desde la tabla de ruteo.

Sintaxis de configuración (Aprende Redes, 3 de octubre del 2006):

router(config)#router eigrp 240

router(config-router)#network network-number

router(config-if)#bandwidth kilobits

router(config-router)#eigrp log-neighbor-changes

Leyenda:

• Router eigrp 240: Específica como protocolo de enrutamiento a EIGRP para el sistema autónomo 240, este valor varía de 1 a 65535.

• Network: Específica las redes directamente conectadas al router que serán anunciadas por EIGRP.

• Bandwidth: El proceso de enrutamiento utiliza el comando bandwidth para calcular la métrica y es conveniente configurar el comando para que coincida con la velocidad de línea de la interfaz.

• Log-neighbor-changes: Habilita el registro de los cambios de adyacencia de vecinos para monitorear la estabilidad del sistema de enrutamiento y para ayudar a detectar problemas.

• OSPF: Este protocolo de red permite esta adecuado para el encaminamiento jerárquico del IGP, del ingles Open Shortest Path First, sus algoritmos se ubican en la clase enlace-estado, le permiten calcular la mejor ruta entre dos nodos dentro de una determinada red.

Este protocolo suele usarse con frecuencia en redes de gran magnitud

Tipos de paquetes en OSPF

• Paquetes Hello: Es el nombre de un tipo de paquetes que permite a los routers, al recibirlo, saber datos e identificación de los vecinos cercanos.

• Paquetes de data – base: Son paquetes encargados de comunicar los registros resumidos de la Link-State Database a todos los routers adyacentes al origen que estén sincronizados.

• Paquetes de estado en lace: Son paquetes que comunican los cambios en el estado de enlace mediante el envío de Link State Advertisements.

Sintaxis de configuración (CISCO, 10 de Agosto del 2005):

RTA#

Interface Ethernet0 ip address 192.213.11.1 255.255.255.0

Interface Ethernet1 ip address 192.213.12.2 255.255.255.0

Interface Ethernet2 ip address 128.213.1.1 255.255.255.0

Router ospf 100

Network 192.213.0.0 0.0.255.255 area 0.0.0.0

Network 128.213.1.1 0.0.0.0 area 23

• IS-IS: Es un protocolo de enrutamiento de estado de enlace, en el cual, cada nodo en la red puede calcular el mapa de conectividad a través de una red, del inglés Intermediate system to intermediate system, esta se clasifica en la capa de datos del sistema OSI. Su algoritmo se ubica en la clase vector-distancia.

Características principales:

• Todos los enrutadores a través de la red forman relaciones de vecinos con sus vecinos directamente conectados.

• Cada enrutador calcula la tabla de enrutamiento.

• Una vez que cada router tiene la misma vista de la red, la red ha convergido.

• El diseño de IGP para una red es crucialmente importante para asegurar escalabilidad y rápida convergencia.

• Generalmente: a menos prefijos, más rápida será la convergencia.

Protocolos EGP

Traducida al español, como protocolo de puerta de enlace exterior, (de la traducción "Exterior Gateway Protocol") es una categoría de protocolos de enrutamiento usado para intercambiar información entre los AS (sistema autónomo, de la traducción "Autonomy System").

Protocolo NAP

Permiten la interconexión de AS a través de mensajes que aseguren tanto al emisor como al receptor del mensaje que serán vecinos. Del inglés Network Access Point, son usados por los ISP a través de acuerdos de intercambio.

Protocolo NR

Son usados por las puertas de enlace, para mantenerse informado de la accesibilidad de los nodos adyacentes a sí mismo. Para ello se sirve de dos paquetes:

• Hello: Mensaje

• I Hear You: respuesta

Tiene la capacidad de enviar mensajes de actualización a otros nodos, así como de usar una puerta de enlace para enviar a todos los nodos un sondeo de red.

Sintaxis y mensajes reconocidos (Wikipedia, 6 de febrero del 2017):

Acquisition Request: solicita que una pasarela se convierta en vecina.

Acquisition Confirm: respuesta afirmativa a un "acquisition request".

Acquisition Refuse: respuesta negativa a un "acquisition request".

Cease Request: solicitud de terminación de la relación de vecindad.

Cease Confirm: confirmación para que cesen las peticiones.

Hello: solicitud de respuesta e un vecino, si está vivo.

I Hear You: respuesta el mensaje Hello.

Poll Request: solicitud de la tabla de encaminamiento de la red.

Routing Update: información de accesibilidad de la red.

Error: respuesta a un mensaje incorrecto.

Conclusiones

Las redes informáticas han influido de una forma impensada e importante en nuestra vida diaria, a su vez estas se han visto influencias por nuestras necesidades al pasar los años. Desde la antigua red RIP v1, pasando por las redes IGRP, hasta las sofisticadas redes EIGRP o las redes IS-IS, hemos ido incorporando nuevas características que nos han servido como herramientas indispensables en la mejora de intranets, extranets y de la internet.

Bibliografía

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• A.A. (s.f), EcuRed. Cuba. https://www.ecured.cu/Protocolos_de_ruteo#Protocolo_Interior_de_Gateway_.28IGP.29_o_IRP

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• Oscar Gerometa. (20 de marzo del 2010) Libros de NetWorking. http://librosnetworking.blogspot.pe/2010/03/distancia-administrativa.html

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• Gerometta, Oscar. Guia de preparación para el examen de certificación CCNA. [Archivo PDF]. Recuperado de ftp://ftp.powerfast.net/pub/manuales/cisco/pdfs/Guia%20de%20preparacion%20para%20el%20examen%20de%20CCNA%20640-801%20by%20CiscoNet.pdf

Nociones Básicas, Herramientas de Gestión de redes.

Autor:

Conde Machaca.

Carlos Daniel.

Lazo Pintado.

Jairo Aldair.

Leonel Claudio Huachaca Velásquez.