Protocolos de enrutamiento 3

DISTINTOS PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO DE REDES
El presente texto pretende ser un extracto de los distintos tipos de enrutamiento, así como tratar los
conceptos de redes, y direccionamiento de redes.
Índice
ENRUTAMIENTO RIP.................................................................................................................................2
ENRUTAMIENTO IGRP..............................................................................................................................5
ENRUTAMIENTO EIGRP............................................................................................................................6
ENRUTAMIENTO EGP................................................................................................................................9
ENRUTAMIENTO BGP..............................................................................................................................11
ENRUTAMIENTO OSPF............................................................................................................................17
ENRUTAMIENTO IGP...............................................................................................................................21
PROTOCOLO IS-IS....................................................................................................................................23
ENRUTAMIENTO CIDR............................................................................................................................27
CONCEPTO DE SUBRED.........................................................................................................................31
MASCARA DE SUBRED...........................................................................................................................33
MASCARA DE SUBRED DE TAMAÑO VARIABLE..............................................................................36
VLANs.........................................................................................................................................................38
MPLS Multiprotocol Label Switching.........................................................................................................40
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ENRUTAMIENTO RIP
RIP son las siglas de Routing Information Protocol (Protocolo de Enrutamiento de Información). Es un
protocolo de puerta de enlace interna o IGP (Internal Gateway Protocol) utilizado por los routers
(enrutadores), aunque también pueden actuar en equipos, para intercambiar información acerca de redes
IP.
Historia
El origen del RIP fue el protocolo de Xerox, el GWINFO. Una versión posterior, fue conocida como
routed, distribuida con Berkeley Standard Distribution (BSD) Unix en 1982. RIP evolucionó como un
protocolo de enrutamiento de Internet, y otros protocolos propietarios utilizan versiones modificadas de
RIP. El protocolo Apple Talk Routing Table Maintenance Protocol (RTMP) y el Banyan VINES Routing
Table Protocol (RTP), por ejemplo, están los dos basados en una versión del protocolo de enrutamiento
RIP. La última mejora hecha al RIP es la especificación RIP 2, que permite incluir más información en los
paquetes RIP y provee un mecanismo de autenticación muy simple.
Versiones RIP
En la actualidad existen tres versiones diferentes de RIP, las cuales son:
RIPv1: No soporta subredes ni direccionamiento CIDR. Tampoco incluye ningún mecanismo de
autentificación de los mensajes. No se usa actualmente. Su especificación está recogida en el RFC
1058. Es un protocolo de routing con clase.
RIPv2: Soporta subredes, CIDR y VLSM. Soporta autenticación utilizando uno de los siguientes
mecanismos: no autentificación, autentificación mediante contraseña, autentificación mediante
contraseña codificada mediante MD5 (desarrollado por Ronald Rivest). Su especificación está
recogida en RFC 1723 y en RFC 2453.
RIPng: RIP para IPv6. Su especificación está recogida en el RFC 2080.
También existe un RIP para IPX, que casualmente lleva el mismo acrónimo, pero no está directamente
relacionado con el RIP para redes IP, ad-hoc.
El protocolo RIP, es una implementación directa del encaminamiento vector-distancia. Utiliza UDP para
enviar sus mensajes a través del puerto 520.
Calcula el camino más corto hacia la red de destino usando el algoritmo del vector de distancias.
Esta distancia o métrica, la determina usando el número de saltos de router en router hasta alcanzar la red
de destino. Para ello usa la métrica informada por su vecino más próximo más uno.
La distancia administrativa (grado de conocimiento y confiabilidad) máxima es de 120 (RIP2)
Ventajas e Inconvenientes
Ventajas de RIP
RIP es más fácil de configurar (comparativamente a otros protocolos).
Es un protocolo abierto (admite versiones derivadas aunque no necesariamente compatibles).
Es soportado por la mayoría de los fabricantes.
Desventajas de RIP
Su principal desventaja, consiste en que para determinar la mejor métrica, únicamente toma en cuenta el
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número de saltos, descartando otros criterios (Ancho de Banda, congestión, carga, retardo, fiabilidad,
etc.).
RIP tampoco está diseñado para resolver cualquier posible problema de encaminamiento. El RFC 1720
(STD 1) describe estas limitaciones técnicas de RIP como graves y el IETF está evaluando candidatos
para reemplazarlo, dentro de los cuales OSPF es el favorito. Este cambio, está dificultado por la amplia
expansión de RIP y necesidad de acuerdos adecuados.
Modo de Operación
El valor de (AD) de RIP es de 120, por ello tiene menor prioridad sobre los demás protocolos de
enrutamiento.
Cuando RIP se inicia, envía un mensaje a cada uno de sus vecinos (en el puerto bien conocido 520)
pidiendo una copia de la tabla de encaminamiento del vecino. Este mensaje es una solicitud (el campo
"command" se pone a 1) con "address family" a 0 y "metric" a 16. Los "routers" vecinos devuelven una
copia de sus tablas de encaminamiento.
Cuando RIP está en modo activo envía toda o parte de su tabla de encaminamiento a todos los vecinos por
broadcast y/o con enlaces punto a punto. Esto se hace cada 30 segundos. La tabla de encaminamiento se
envía como respuesta ("command" vale 2, aun que no haya habido petición).
Cuando RIP descubre que una métrica ha cambiado, la difunde por broadcast a los demás "routers".
Cuando RIP recibe una respuesta, el mensaje se valida y la tabla local se actualiza si es necesario (Para
mejorar el rendimiento y la fiabilidad, RIP especifica que una vez que un "router"(o host) ha aprendido
una ruta de otro, debe guardarla hasta que conozca una mejor (de coste estrictamente menor). Esto evita
que los "routers" oscilen entre dos o más rutas de igual coste).
Cuando RIP recibe una petición, distinta de la solicitud de su tabla, se devuelve como respuesta la métrica
para cada entrada de dicha petición fijada al valor de la tabla local de encaminamiento. Si no existe ruta
en la tabla local, se pone a 16.
Las rutas que RIP aprende de otros "routers" expiran a menos que se vuelvan a difundir en 180
segundos(6 ciclos de broadcast). Cuando una ruta expira, su métrica se pone a infinito, la invalidación de
la ruta se difunde a los vecinos, y 60 segundos más tarde, se borra de la tabla.
Mensajes RIP
Tipos de mensajes RIP
Los mensajes RIP pueden ser de dos tipos.
Petición: Enviados por algún enrutador recientemente iniciado que solicita información de los
enrutadores vecinos.
Respuesta: mensajes con la actualización de las tablas de enrutamiento. Existen tres tipos:
Mensajes ordinarios: Se envían cada 30 segundos. Para indicar que el enlace y la ruta siguen
activos. Se envía la tabla de enrutado completa.
Mensajes enviados como respuesta a mensajes de petición.
Mensajes enviados cuando cambia algún coste. Se envía toda la tabla de enrutado.
Formato de los mensajes RIP
Los mensajes tienen una cabecera que incluye el tipo de mensaje y la versión del protocolo RIP, y un
máximo de 25 entradas RIP de 20 bytes.
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Las entradas en RIPv1 contienen la dirección IP de la red de destino y la métrica.
Las entradas. en RIPv2 contienen la dirección IP de la red de destino, su máscara, el siguiente enrutador y
la métrica. La autentificación utiliza la primera entrada RIP.
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ENRUTAMIENTO IGRP
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol, o Protocolo de enrutamiento de gateway interior) es un
protocolo propietario patentado y desarrollado por Cisco que se emplea con el protocolo TCP/IP según el
modelo (OSI) Internet. La versión original del IP fue diseñada y desplegada con éxito en 1986. Se utiliza
comúnmente como IGP para intercambiar datos dentro de un Sistema Autónomo, pero también se ha
utilizado extensivamente como Exterior Gateway Protocol (EGP) para el enrutamiento inter-dominio.
IGRP es un protocolo de enrutamiento basado en la tecnología vector-distancia, aunque también tiene en
cuenta el estado del enlace. Utiliza una métrica compuesta para determinar la mejor ruta basándose en el
ancho de banda, el retardo, la confiabilidad y la carga del enlace. El concepto es que cada router no
necesita saber todas las relaciones de ruta/enlace para la red entera. Cada router publica destinos con una
distancia correspondiente. Cada router que recibe la información, ajusta la distancia y la propaga a los
routers vecinos. La información de la distancia en IGRP se manifiesta de acuerdo a la métrica. Esto
permite configurar adecuadamente el equipo para alcanzar las trayectorias óptimas.
IGRP es un protocolo con clase, lo que significa que no pueden manipularse las máscaras de red (utiliza
las máscaras por defecto de cada Clase)
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ENRUTAMIENTO EIGRP
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, Protocolo de enrutamiento de gateway interior
mejorado) es un protocolo de encaminamiento híbrido, propiedad de Cisco Systems, que ofrece lo mejor
de los algoritmos de vector de distancias y del estado de enlace. Se considera un protocolo avanzado que
se basa en las características normalmente asociadas con los protocolos del estado de enlace. Algunas de
las mejores funciones de OSPF, como las actualizaciones parciales y la detección de vecinos, se usan de
forma similar con EIGRP. Aunque no garantiza el uso de la mejor ruta, es bastante usado porque EIGRP
es algo más fácil de configurar que OSPF. EIGRP mejora las propiedades de convergencia y opera con
mayor eficiencia que IGRP. Esto permite que una red tenga una arquitectura mejorada y pueda mantener
las inversiones actuales en IGRP. EIGRP al igual que IGRP usa el siguiente cálculo de métrica:
Métrica= [K1 * ancho de banda + ((K2 * ancho de banda)/(256-carga))+ (K3 * retardo)]*[K5/
(confiabilidad + K4)]. (Nota: Debido a que EIGRP utiliza un campo de métrica de 32 bits, a
diferencia de IGRP que es de 24, multiplica este valor por 256).
Los valores por defecto de las constantes son : K1=1, K2=0, K3=1, K4=0, K5=0. Cuando K4 y K5 son 0,
la porción [K5/(confiabilidad+K4)] de la ecuación no forman parte del cálculo de la métrica. Por lo tanto,
utilizando los valores por defecto de las constantes, la ecuación de la métrica es: Ancho de
banda+retardo
Los routers EIGRP mantienen información de ruta y topología a disposición en la RAM, para que puedan
reaccionar rápidamente ante los cambios. Al igual que OSPF, EIGRP guarda esta información en varias
tablas y bases de datos.
Las rutas reciben un estado y se pueden rotular para proporcionar información adicional de utilidad.
EIGRP mantiene las siguientes tres tablas:el enlace de mep a las 10 PM
• Tabla de vecinos
Cada router EIGRP mantiene una tabla de vecinos que enumera a los routers adyacentes. Esta tabla
puede compararse con la base de datos de adyacencia utilizada por OSPF. Existe una tabla de
vecinos por cada protocolo que admite EIGRP.
• Tabla de topología
La tabla de topología se compone de todas las tablas de encaminamiento EIGRP recibidas de los
vecinos. EIGRP toma la información proporcionada en la tabla de vecinos y la tabla de topología y
calcula las rutas de menor costo hacia cada destino. EIGRP rastrea esta información para que los
routers EIGRP puedan identificar y conmutar a rutas alternativas rápidamente. La información que
el router recibe de los vecinos se utiliza para determinar la ruta del sucesor, que es el término
utilizado para identificar la ruta principal o la mejor. Esta información también se introduce a la
tabla de topología. Los routers EIGRP mantienen una tabla de topología por cada protocolo
configurado de red (como IP, IPv6 o IPX). La tabla de enrutamiento mantiene las rutas que se
aprenden de forma dinámica.
• Tabla de encaminamiento
La tabla de encaminamiento EIGRP contiene las mejores rutas hacia un destino. Esta información
se recupera de la tabla de topología. Los routers EIGRP mantienen una tabla de encaminamiento
por cada protocolo de red.
A continuación se muestran los campos que conforman la tabla de encaminamiento:
• Distancia factible (FD): Ésta es la métrica calculada más baja hacia cada destino. Por ejemplo, la
distancia factible a 32.0.0.0 es 2195456. La distancia de la ruta que está en la tabla de
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•
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•
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encaminamiento.
Origen de la ruta: Número de identificación del router que publicó esa ruta en primer lugar. Este
campo se llena sólo para las rutas que se aprenden de una fuente externa a la red EIGRP. El
rotulado de rutas puede resultar particularmente útil con el encaminamiento basado en políticas.
Por ejemplo, el origen de la ruta a 32.0.0.0 es 200.10.10.10.
Distancia informada (RD): La distancia informada (RD) de la ruta es la distancia informada por
un vecino adyacente hacia un destino específico. Por ejemplo, la distancia informada a 32.0.0.0
por el vecino 200.10.10.10 es 281600 tal como lo indica (2195456/281600).
Información de interfaz: La interfaz a través de la cual se puede alcanzar el destino.
Estado de ruta: El estado de una ruta. Una ruta se puede identificar como pasiva, lo que significa
que la ruta es estable y está lista para usar, o activa, lo que significa que la ruta se encuentra en el
proceso de recálculo por parte de DUAL.
Protocolos que utiliza EIGRP
Protocolo de Transporte Confiable (RTP, que no se confundan con el Real-time Transport Protocol), que
es un protocolo de capa de transporte que garantiza la entrega ordenada de paquetes EIGRP a todos los
vecinos. En una red IP, los hosts usan TCP para secuenciar los paquetes y asegurarse de que se
entreguen de manera oportuna. La entrega confiable de otra información de encaminamiento puede
realmente acelerar la convergencia porque entonces los routers EIGRP no tienen que esperar a que un
temporizador expire antes de retransmitir. Con RTP, EIGRP puede realizar envíos en multicast y en
unicast a diferentes pares de forma simultánea. Esto maximiza la eficiencia.
Cuando un router detecta que un vecino no está disponible, intenta encontrar rutas alternativas para todas
aquellas que en la tabla de encaminamiento están dirigidas a ese vecino.
El heurístico que se emplea para saber si utilizar una ruta de un vecino o no es comparar la distancia
factible de la ruta (la que tenía el router antes de perder la conectividad con el vecino) con la distancia
informada por cada vecino alternativo. Si un vecino alternativo tiene una distancia informada menor que
la distancia factible, significa que está más cerca que el router que calcula el destino y por tanto no puede
dar origen a un bucle porque no puede volver al router que recalcula. En este caso se puede usar como
encaminamiento alternativo. Si un vecino tiene una distancia informada mayor que la factible, es posible
que su camino hacia el destino pase por el router que hace el recálculo, por lo que no es conveniente
utilizarla ya que hay la posibilidad de que de lugar a un bucle de encaminamiento
Cuando no se encuentra un camino alternativo con la información disponible localmente (en terminología
EIGRP, no se encuentra un sucesor factible), se desencadena el algoritmo DUAL (Diffusing Update
ALgorithm), que es el proceso de búsqueda de rutas alternativas de EIGRP.
El proceso simplificado funciona de la siguiente manera:
El router que ha detectado la caída marca la ruta como parte del proceso de recálculo (la marca como
activa, o perteneciente a un proceso de activo de recálculo, como opuesto al proceso pasivo de recibir las
tablas de encaminamiento de los vecinos, el proceso estándar). A continuación, pregunta a todos sus
vecinos (menos al que está caído) por una ruta alternativa para llegar a ese destino.
Cada vecino que recibe una pregunta por una ruta, mira en su tabla de encaminamiento si tiene alguna
ruta para llegar a ese destino que no sea el vecino que pregunta. Si la encuentra, contesta al vecino con
ese dato y el proceso se acaba. Si no la encuentra, marca a su vez la ruta como activa y pregunta a su vez
a todos los vecinos menos el que originó la pregunta por una ruta alternativa. Si no tiene vecinos,
responde que no encuentra una ruta. Así, la pregunta se va difundiendo (lo que da origen al nombre del
algoritmo) por toda la parte de la red que sigue accesible, hasta que se encuentra una ruta alternativa o se
determina que la ruta no está accesible porque todos los vecinos responden negativamente.
Una de las mejores características de EIGRP es su diseño modular. Se ha demostrado que los diseños
modulares o en capas son los más escalables y adaptables. EIGRP logra la compatibilidad con los
protocolos enrutados, como IP, IPX y AppleTalk, mediante los PDM. En teoría, EIGRP puede agregar
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PDM para adaptarse fácilmente a los protocolos enrutados nuevos o revisados como IPv6. Cada PDM es
responsable de todas las funciones relacionadas con su protocolo encaminado específico.
El módulo IP-EIGRP es responsable de las siguientes funciones:
• Enviar y recibir paquetes EIGRP que contengan datos IP
• Avisar a DUAL una vez que se recibe la nueva información de encaminamiento IP
• Mantener de los resultados de las decisiones de encaminamiento DUAL en la tabla de
encaminamiento IP
• Redistribuir la información de encaminamiento que se aprendió de otros protocolos de
encaminamiento capacitados para IP
Configuración del protocolo
Como se trata de un protocolo propietario que sólo es implementado en los routeres de Cisco es posible
detallar aquí la forma de realizar una configuración básica de EIGRP.
1. Use lo siguiente para habilitar EIGRP y definir el sistema autónomo:
router(config)#router eigrp autonomous-system-number
El número de sistema autónomo se usa para identificar todos los routers que pertenecen a la internetwork.
Este valor debe coincidir para todos los routers dentro de la internetwork.
2. Indique cuáles son las redes que pertenecen al sistema autónomo EIGRP en el router local mediante la
siguiente orden:
router(config-router)#network network-number
Network-number es el número de red que determina cuáles son las interfaces del router que participan en
EIGRP y cuáles son las redes publicadas por el router. La orden network configura sólo las redes
conectadas. Por ejemplo, la red 3.1.0.0, que se encuentra en el extremo izquierdo de la Figura principal,
no se encuentra directamente conectada al router A. Como consecuencia, esa red no forma parte de la
configuración del Router A.
3. Al configurar los enlaces seriales mediante EIGRP, es importante configurar el valor del ancho de
banda en la interfaz. Si el ancho de banda de estas interfaces no se modifica, EIGRP supone el ancho de
banda por defecto en el enlace en lugar del verdadero ancho de banda. Si el enlace es más lento, es
posible que el router no pueda converger, que se pierdan las actualizaciones de encaminamiento o se
produzca una selección de rutas por debajo de la óptima. Para establecer el ancho de banda para la
interfaz, aplique la siguiente sintaxis:
router(config-if)#bandwidth kilobits
Sólo el proceso de encaminamiento utiliza la orden bandwidth y es necesario configurar la orden para que
coincida con la velocidad de línea de la interfaz. 4. Cisco también recomienda agregar la siguiente orden a
todas las configuraciones EIGRP:
router(config-router)#eigrp log-neighbor-changes
Esta orden habilita el registro de los cambios de adyacencia de vecinos para monitorear la estabilidad del
sistema de encaminamiento y para ayudar a detectar problemas.
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ENRUTAMIENTO EGP
El Exterior Gateway Protocol (EGP) es un protocolo estándar usado para intercambiar información de
enrutamiento entre sistemas autónomos. Las pasarelas EGP sólo pueden retransmitir información de
accesibilidad para las redes de su AS. La pasarela debe recoger esta información, habitualmente por
medio de un IGP, usado para intercambiar información entre pasarelas del mismo AS.
Introducción
Se basa en el sondeo periódico empleando intercambios de mensajes "Hello/I Hear You", para
monitorizar la accesibilidad de los vecinos y para sondear si hay solicitudes de actualización. Restringe
las pasarelas exteriores al permitirles anunciar sólo las redes de destino accesibles en el AS de la pasarela.
De esta forma, una pasarela exterior que usa EGP pasa información a sus vecinos EGP pero no anuncia la
información de accesibilidad de estos (las pasarelas son vecinos si intercambian información de
encaminamiento) fuera del AS. El protocolo más utilizado para configurar un EGP es BGP.
Características
• Soporta un protocolo NAP ("Neighbor Acquisition Protocol). Dos pasarelas se pueden considerar
vecinas si están conectadas por una red que es transparente para ambas. No especifica la forma en
que una pasarela decide inicialmente que quiere ser vecina de otra. Para convertirse en vecina,
debe enviar un mensaje "Acquisition confirm" como respuesta a un Acquisition Request. Este
paso es necesario para obtener información de encaminamiento de otra pasarela.
• Soporta un protocolo NR ("Neighbor Reachability"). La pasarela lo usa para mantener
información en tiempo real sobre la accesibilidad de sus vecinos. El protocolo EGP proporciona
dos tipos de mensajes para ese fin: un mensaje Hello y un mensaje I Hear You (respuesta a Hello).
• Soporta mensajes de actualización (o mensajes NR) que llevan información de encaminamiento.
No se requiere ninguna pasarela para enviar mensajes NR a otra pasarela, excepto como respuesta
a una petición de sondeo ("poll request").
Tipos
Para realizar estas tres funciones básicas, EGP define 10 tipos de mensajes:
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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.
Los distintos campos son los siguientes (no se considera la cabecera EGP; referirse al RC 904 para más
detalles):
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Int GW: número de pasarelas interiores que aparecen en el mensaje.
Ext GW: número de pasarelas exteriores que aparecen en el mensaje.
IP Source Network: la dirección IP de red para la que se mide la accesibilidad.
GW1 IP addr: Dirección IP sin el número de red de la pasarela para la que se miden las distancias.
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Dist.: número de distancias en el bloque de la pasarela.
Dist.Da: valor de la distancia.
Net Da: número de redes a una distancia dada(Da).
Net1 at distance Da: número IP de la red accesible por GW1 a una distancia Da de GW1.
Los mensajes EGP asocian un descriptor "distances" a cada ruta. Pero EGP no interpreta estos valores,
simplemente sirven como indicación de la accesibilidad o inaccesibilidad de una red (un valor de 255
significa que la red es inalcanzable). El valor no se puede usar para calcular cuál es la más corta de dos
rutas a menos que ambas pertenezcan al mismo AS. Por esta razón, EGP no se puede usar como algoritmo
de encaminamiento. Como resultado sólo habrá una única ruta del exterior de la pasarela a una red.
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ENRUTAMIENTO BGP
El BGP o Border Gateway Protocol es un protocolo mediante el cual se intercambia información de
encaminamiento entre sistemas autónomos. Por ejemplo, los ISP registrados en Internet suelen
componerse de varios sistemas autónomos y para este caso es necesario un protocolo como BGP.
Entre los sistemas autónomos de los ISP se intercambian sus tablas de rutas a través del protocolo BGP.
Este intercambio de información de encaminamiento se hace entre los routers externos de cada sistema
autónomo. Estos routers deben soportar BGP. Se trata del protocolo más utilizado para redes con
intención de configurar un Exterior Gateway Protocol.
La forma de configurar y delimitar la información que contiene e intercambia el protocolo BGP es
creando lo que se conoce como sistema autónomo. Cada sistema autónomo (AS) tendrá conexiones o,
mejor dicho, sesiones internas (iBGP) y además sesiones externas (eBGP).
El protocolo de gateway fronterizo (BGP) es un ejemplo de protocolo de gateway exterior (EGP). BGP
intercambia información de encaminamiento entre sistemas autónomos a la vez que garantiza una
elección de rutas libres de bucles. Es el protocolo principal de publicación de rutas utilizado por las
compañías más importantes de ISP en Internet. BGP4 es la primera versión que admite encaminamiento
entre dominios sin clase (CIDR) y agregado de rutas. A diferencia de los protocolos de Gateway internos
(IGP), como RIP, OSPF y EIGRP, no usa métricas como número de saltos, ancho de banda, o retardo. En
cambio, BGP toma decisiones de encaminamiento basándose en políticas de la red, o reglas que utilizan
varios atributos de ruta BGP.
BGP realiza tres tipos de Ruteo:
• Ruteo Interautónomo
• Ruteo Intrautónomo
• Ruteo de pasc.
Introducción
El Border Gateway Protocol juega un papel crítico en las comunicaciones en Internet. Facilita el
intercambio de información sobre redes IP, la comunicación entre sistemas autónomos (AS). Por tanto
BGP es un protocolo interdominio (entre sistemas autónomos) e intradominio (dentro del mismo sistema
autónomo).
El protocolo BGP se utiliza para intercambiar información. El intercambio de información en la red se
realiza mediante el establecimiento de una sesión de comunicación entre los routers de borde de los
sistemas autónomos. Para conseguir una entrega fiable de la información, se hace uso de una sesión de
comunicación basada en TCP en el puerto número 179. Esta sesión debe mantenerse conectada debido a
que ambos extremos de la comunicación periódicamente se intercambian y actualizan información. De
modo que al principio, cada router envía al vecino toda su información de encaminamiento y después
únicamente se enviarán las nuevas rutas, las actualizaciones o la eliminación de rutas transmitidas con
anterioridad. Además periódicamente se envían mensajes para garantizar la conectividad. Cuando una
conexión TCP se interrumpe por alguna razón, cada extremo de la comunicación está obligado a dejar de
utilizar la información que ha aprendido por el otro lado. En otras palabras, la sesión TCP sirve como un
enlace virtual entre dos sistemas autónomos vecinos, y la falta de medios de comunicación indica que el
enlace virtual se ha caído. Cabe destacar que esa unión virtual tendrá mas de un enlace físico que conecte
a los dos routers frontera, pero si una conexión virtual se cae no indica necesariamente que la conexión
física se haya caído.
Desde este punto de vista la topología de Internet se puede considerar como un gráfico de conexión de
sistemas autónomos conectados mediante enlaces virtuales. En la figura podemos ver seis sistemas
autónomos llamados AS1, AS2, ..., AS6 conectados por enlaces virtuales. Es decir, que mantienen
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sesiones BGP sobre TCP para la comunicación entre los sistemas autónomos. Cada sistema autónomo
contiene una o más redes que se identificaron como N1, N2 y N3 en AS1 y así sucesivamente.
Simplemente observando la figura se puede mostrar que existe más de una ruta posible entre dos sistemas
autónomos determinados. Como también es posible tener uno o más de un router de borde en el mismo
sistema autónomo.
Para la puesta en funcionamiento de la red anterior se debe proveer de un mecanismo de intercambio de
rutas que permita comunicar correctamente ambos sistemas. El protocolo BGP utiliza el protocolo de
vector de caminos (path vector) para el intercambio de información de enrutamiento en la red. Se
transmite una lista con identificación de los ASs por los que pasa el anuncio. De esa manera se conseguirá
saber cómo llegar a cualquier dirección del prefijo propagado así como se dispondrá para cursar tráfico
para cualquier dirección del prefijo.
Antes de enunciar la mecánica de selección de rutas se deben introducir las dos formas de proceder
cuando se cuenta con un escenario en el que implantar BGP. Se debe distinguir entre External BGP
(EBGP) e Internal BGP (IBGP). EBGP hace referencia al intercambio de información entre sistemas
autónomos sin embargo IBGP hace referencia al intercambio de información dentro de un sistema
autónomo. Hasta ahora nos hemos centrado en EBGP pero ¿para qué tipo de escenarios se destaca la
importancia de IBGP? Podemos observar una figura como la siguiente, donde por ejemplo el sistema
autónomo AS1 debe propagar tres prefijos IP (N1, N2 y N3) para que sean alcanzables desde otros
sistemas autónomos. Además estas tres redes deberán establecer cierta política de decisión de rutas hacia
otros sistemas autónomos. IBGP conforma una topología virtual mallada de modo que todos los routers
de un sistema autónomo se encuentren conectados para que el intercambio de rutas sea directo desde el
router al que le llega el anuncio hacia todo los de su sistema autónomo.
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Relaciones entre AS
Las relaciones que existen entre distintos sistemas autónomos son principalmente de peering y de tránsito.
Básicamente una relación de tránsito es la que existe entre un proveedor y un cliente, de modo que el
cliente pague por los recursos de Internet que le puede suministrar su proveedor. Las relaciones de
peering no suelen se pagadas y consisten en un enlace para comunicar dos sistemas autónomos con el fin
de reducir costes, latencia, pérdida de paquetes y obtener caminos redundantes. Se suele hacer peering
con sistemas autónomos potencialmente similares, es decir, no se hace peering con un cliente potencial ya
que saldría uno de los dos sistemas autónomos beneficiado.
En la figura se muestra una topología de red con diferentes tipos de relaciones. Los proveedores llamador
Tier 1 son los que por definición no pagan a otros proveedores y ofrecen servicio y conectividad a muy
larga distancia. Los demás proveedores mostrados pagan al menos el tránsito con un Tier 1. Los clientes
pagarán a los proveedores con los que tengan un enlace de tránsito.
BGP además permite la agregación de rutas de modo que las rutas manejadas por un router en concreto
sean las menores posibles.
Un escenario que se suele repetir es uno llamado “Multihoming”. Este término hace referencia a un
cliente que contrata a dos proveedores de tránsito, lo que implica que existen dos rutas de salida, de modo
que se deberá decidir entre un camino u otro dependiendo de ciertas especificaciones, necesidades o
simples políticas que se impongan en el sistema autónomo. Un ejemplo se puede ver en la figura
prestando atención a Cliente A. Las especificaciones pueden ser para balancear el tráfico, para poner un
enlace como preferido antes que otro (por ejemplo porque tenga más velocidad), por tolerancia a fallos,
etc. El manejo de estas prioridades es lo que se llama ingeniería de tráfico y se consigue gracias a los
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atributos BGP que se definen en el protocolo.
Tipos de mensajes
Existen cuatro tipos de mensajes BGP que son los siguientes:
OPEN: se utiliza para el establecimiento de una sesión BGP una vez haya sido establecida la conexión
TCP. Se suelen negociar ciertos parámetros que caractericen a esa sesión. Por ejemplo es muy posible que
los miembros de la sesión no tengan la misma versión de BGP por lo que es importante indicar el número
de versión en este mensaje.
UPDATE: Es un mensaje de actualización, es un mensaje clave en las operaciones de BGP ya que
contiene los anuncios de nuevos prefijos. Se generarán mensajes de actualización cada vez que se
determine una nueva mejor ruta para cierto destino o haya una modificación sobre alguna existente.
KEEPALIVE: Una vez que la sesión BGP está activa se envía periódicamente un mensaje KEEPALIVE
para confirmar que el otro extremo sigue estando activo en la sesión BGP. Generalmente se acuerda un
tiempo máximo de espera (hold time) durante el intercambio inicial de mensajes OPEN. El KEEPALIVE
suele ser aproximadamente una vez cada tercio del tiempo de espera, pero no más de una vez cada
segundo. Los mensajes KEEPALIVE no se deben generar si el tiempo de espera es cero ya que en ese caso
se entiende que la sesión es completamente fiable.
NOTIFICATION: Se envía al cerrar una sesión BGP y esto sucede cuando ocurre algún error que
requiera el cierre de la misma. De modo que es un mensaje que permite informar de los errores.
Ingeniería de tráfico
La ingeniería de tráfico en BGP es el modo en que se gestiona la red a partir de los atributos con los que
cuenta dicho protocolo para satisfacer determinadas características o imposiciones de un escenario BGP.
Se definen características para el tráfico saliente y para el entrante, siendo este último algo más difícil de
controlar. De modo que esta gestión de la red se hace a partir de la selección de las rutas que cualquier
router va a propagar en una red y de las rutas que va a escoger como preferentes y alternativas.
Para ello se cuenta con un conjunto de atributos que dan información para la toma de decisión para filtrar
o seleccionar rutas. Se definen a continuación dichos atributos:
ORIGIN:
Identifica el mecanismo por el cual se anunció el prefijo IP por primera vez. Se puede especificar como
IGP (0), EGP(1) o INCOMPLETE(2). IGP indica que el prefijo IP se aprendió por un protocolo interior al
sistema autónomo como por ejemplo OSFP. EGP indica que el prefijo IP se aprendió por un protocolo
exterior como podría ser BGP, por ejemplo puede ser debido a que se ha realizado agregación.
Generalmente si el ORIGIN es INCOMPLETE es porque se ha aprendido de forma estática. Si se quisiera
decidir una selección de rutas en base a este prefijo se escoge la que tiene un valor de ORIGIN más bajo,
es decir, se prefieren las rutas aprendidas por IGP antes que las de EGP y éstas ultimas antes que
INCOMPLETE.
AS-PATH:
Este atributo almacena una secuencia de números de AS que identifican la ruta de ASs por los que ha
pasado el anuncio. Cada vez que un router de borde propaga una ruta hacia otro lado añade a este atributo
su numero de AS constituyendo así la lista de ASs que se pretendía tener. La lista permanece intacta si se
usa IBGP, es decir, si no se sale del sistema autónomo. Si se quisiera utilizar el AS-PATH como método
de selección de rutas se escogería el que tuviera una lista AS-PATH más pequeña. Esto es una forma de
medir que haya menos saltos hacia el destino aunque no es exactamente así porque no se tienen en cuenta
los posibles saltos debidos a los routers dentro de un sistema autónomo.
NEXT-HOP:
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Identifica la dirección IP del router correspondiente al siguiente salto hacia el destino. Se debe tener en
cuenta que un prefijo IP se anuncia fuera de un sistema autónomo, por lo que el next-hop es el destino que
se conoce y al que hay que enviar el tráfico de los usuarios que quieran llegar a un destino final. La
información del NEXT-HOP se procesa con los datos de tabla de encaminamiento IP. Ahora se contará
con una tabla IP (con la que ya se contaba anteriormente) y con una tabla BGP que contendrá el NEXTHOP para cada destino. Se obtendrá una ruta hacia el destino BGP pasando por los saltos que indique la
tabla de encaminamiento IP. Si se quisiera seleccionar una ruta por este atributo se seleccionaría la que
suponga menor coste hacia el NEXT-HOP, es decir, menor número de saltos hacia el NEXT-HOP.
MULTI-EXIT-DISCRIMINATOR (MED)
Es un indicador diseñado para ser utilizado cuando desde un sistema autónomo existen múltiples enlaces
hacia un mismo sistema autónomo. Se puede observar más fácilmente en la siguiente figura.
Como puede verse desde un mismo sistema autónomo se realizan dos enlaces a otro sistema autónomo.
Este atributo se puede utilizar para como balanceo de carga, de modo que hacia unos prefijos se tenga un
valor de MED que haga preferente cierto prefijo y hacia otros prefijos se haga preferente otro diferente.
Esta métrica es local entre dos sistemas autónomos, no se propaga fuera de ese ámbito. Si se quisiera
seleccionar una ruta por medio de este atributo se consideraría preferida la que tuviese un valor de MED
menor.
LOCAL-PREF:
Este atributo es útil en un escenario en el que un sistema autónomo tiene conectividad con múltiples
sistemas autónomos, de manera que pueda haber múltiples rutas hacia un mismo destino. Este atributo
dará preferencia al envío de tráfico por un enlace en concreto, por tanto solo tendrá sentido dentro de un
mismo sistema autónomo, luego solo se transmite por IBGP. Se escogerá el envío de datos por el enlace
que tenga un LOCAL-PREF más alto, siendo el LOCAL-PREF por defecto de valor 100.
COMMUNITY:
Se puede gestionar la distribución de información de routing a un grupo de destinatarios llamados
COMMUNITIES. La idea es que una vez sustrito a un grupo de destinatarios se les pueda aplicar una
política de routing concreta. De ese modo se simplifica el trabajo agregando información de routing así
como se proporciona una herramienta para tener un entorno más vigilado en la red. Se consigue mediante
un número que actúa como una etiqueta que califica a la ruta.
Selección de rutas
Todos estos atributos pueden ser utilizados conjuntamente para la selección de rutas, sin embargo se debe
imponer un orden de preferencia de manera que si se tienen varias rutas que pueden ser preferente solo se
elija una. Se recorrerá la siguiente lista y se eliminarán las rutas que no empatan en el mejor valor de cada
uno de los criterios. Se ha de tener en cuenta que los criterios de decisión de enrutamiento que incluyen
normas de desempate se aplican a cada prefijo IP o conjunto de prefijos IP destino.
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1. Si el siguiente NEXT-HOP no está disponible se ignora la ruta.
2. Eliminar las rutas con menor LOCAL-PREF.
3. Eliminar las rutas con AS-PATH más largo.
4. Eliminar las rutas con ORIGIN más alto.
5. Eliminar las rutas con mayor MED.
6. Eliminar las rutas aprendidas por IBGP si las hay aprendidas por EBGP.
7. Eliminar las rutas con mayor coste hacia el NEXT-HOP.
8. Preferir la ruta que ha anunciado el router con menor identificador BGP.
9. Preferir la ruta recibida desde el interfaz con menor dirección para el vecino.
Las últimas dos entradas de la lista son una forma de selección de rutas de alguna manera arbitrarias, ya
que no indican una política regulada como tal por un administrador. Sin embargo es una manera que pone
BGP para en el caso en que no se pueda decidir, se seleccione alguna ruta.
Bloqueo de BGP en las protestas de Egipto de 2011
Durante las protestas de Egipto de 2011 el gobierno de Hosni Mubarak ordenó a todos los proveedores de
acceso que operan en el país árabe el corte de las conexiones internacionales. Como consecuencia de los
cortes y bloqueos en la noche del 27 al 28 de enero los enrutadores egipcios dejaron de anunciar hasta
3.500 rutas de BGP, dejando al resto de enrutadores sin la información necesaria para intercambiar tráfico
con los servidores egipcios.[
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ENRUTAMIENTO OSPF
Open Shortest Path First (frecuentemente abreviado OSPF) es un protocolo de enrutamiento jerárquico
de pasarela interior o IGP (Interior Gateway Protocol), que usa el algoritmo Dijkstra enlace-estado (LSA Link State Algorithm) para calcular la ruta más corta posible. Usa cost como su medida de métrica.
Además, construye una base de datos enlace-estado (link-state database, LSDB) idéntica en todos los
enrutadores de la zona.
OSPF es probablemente el tipo de protocolo IGP más utilizado en grandes redes. Puede operar con
seguridad usando MD5 para autentificar a sus puntos antes de realizar nuevas rutas y antes de aceptar
avisos de enlace-estado. Como sucesor natural de RIP, acepta VLSM o sin clases CIDR desde su inicio. A
lo largo del tiempo, se han ido creando nuevas versiones, como OSPFv3 que soporta IPv6 o como las
extensiones multidifusión para OSPF (MOSPF), aunque no están demasiado extendidas. OSPF puede
"etiquetar" rutas y propagar esas etiquetas por otras rutas.
Una red OSPF se puede descomponer en regiones (áreas) más pequeñas. Hay un área especial llamada
área backbone que forma la parte central de la red y donde hay otras áreas conectadas a ella. Las rutas
entre diferentes áreas circulan siempre por el backbone, por lo tanto todas las áreas deben conectar con el
backbone. Si no es posible hacer una conexión directa con el backbone, se puede hacer un enlace virtual
entre redes.
Los encaminadores (o Routers) en el mismo dominio de multidifusión o en el extremo de un enlace
punto-a-punto forman enlaces cuando se descubren los unos a los otros. En un segmento de red Ethernet
los encaminadores eligen a un encaminador designado (Designated Router, DR) y un encaminador
designado secundario (Backup Designated Router, BDR) que actúan como hubs para reducir el tráfico
entre los diferentes encaminadores. OSPF puede usar tanto multidifusiones como unidifusiones para
enviar paquetes de bienvenida y actualizaciones de enlace-estado. Las direcciones de multidifusiones
usadas son 224.0.0.5 y 224.0.0.6. Al contrario que RIP o BGP, OSPF no usa ni TCP ni UDP, sino que usa
IP directamente, mediante el protocolo IP 89.
Tráfico de enrutamiento
OSPF mantiene actualizada la capacidad de enrutamiento entre los nodos de una red mediante la difusión
de la topología de la red y la información de estado-enlace de sus distintos nodos. Esta difusión se realiza
a través de varios tipos de paquetes:
• Paquetes Hello (tipo 1). Cada router envía periódicamente a sus vecinos un paquete que contiene
el listado de vecinos reconocidos por el router, indicando el tipo de relación que mantiene con
cada uno.
• Paquetes de descripción de base de datos estado-enlace (DataBase Description, DBD) (tipo 2).
Se emplean en el intercambio de base de datos enlace-estado entre dos nodos, y permiten informar
al otro nodo implicado en la sincronización acerca de los registros contenidos en la LSDB propia,
mediante un resumen de estos.
• Paquetes de estado-enlace o Link State Advertisements (LSA). Los cambios en el estado de los
enlaces de un router son notificados a la red mediante el envío de mensajes LSA. Dependiendo del
estatus del router y el tipo de información transmitido en el LSA, se distinguen varios formatos
(entre paréntesis, las versiones de OSPF en que se utilizan):
• (OSPFv2 y v3) Router-LSA o LSA de encaminador.
• (OSPFv2 y v3) Network-LSA o LSA de red.
• (OSPFv2 y v3) Summary-LSA o LSA de resumen. En OSPFv2 se distinguen dos tipos: tipo
3, dirigidos a un router fronterizo de red; y tipo 4, dirigidos a una subred interna. En
OSPFv3, los Summary-LSA tipo 3 son renombrados como Inter-Area-Prefix-LSA, y los tipo
4 pasan a denominarse Intra-Area-Prefix-LSA.
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• (OSPFv2 y v3) AS-External-LSA o LSA de rutas externas a la red.
• (OSPFv3) Link-LSA o LSA de enlace, que no se retransmite más allá del link del origen.
Enrutamiento, routers y áreas
OSPF organiza un sistema autónomo (AS) en áreas. Estas áreas son grupos lógicos de routers cuya
información se puede resumir para el resto de la red. Un área es una unidad de enrutamiento, es decir,
todos los routers de la misma área mantienen la misma información topológica en su base de datos de
estado-enlace (Link State Database): de esta forma, los cambios en una parte de la red no tienen por qué
afectar a toda ella, y buena parte del tráfico puede ser "parcelado" en su área.
Tipos de router en OSPF
Un router OSPF clásico es capaz de enrutar cualquier paquete destinado a cualquier punto del área en el
que se encuentra (enrutamiento intra-area). Para el enrutamiento entre distintas áreas del AS
(enrutamiento inter-area) y desde el AS hacia el exterior (enrutamiento exterior), OSPF utiliza routers
especiales que mantienen una información topológica más completa que la del área en la que se sitúan.
Así, pueden distinguirse:
• Routers fronterizos de área o ABRs (Area Border Routers), que mantienen la información
topológica de su área y conectan ésta con el resto de áreas, permitiendo enrutar paquetes a
cualquier punto de la red (inter-area routing).
• Routers fronterizos del AS o ASBRs (Autonomous System Border Routers), que permiten
encaminar paquetes fuera del AS en que se alojen, es decir, a otras redes conectadas al Sistema
Autónomo o resto de Internet (external routing).
Un paquete generado en la red será enviado, de forma jerárquica, a través del área si su destino es
conocido por el emisor; al ABR del área correspondiente si el destino es intra-area; este lo enviará al
router del área de destino, si este se encuentra en el AS; o al ASBR si el destino del paquete es exterior a
la red (desconocida por el ABR).
Tipo de áreas
Cuando los sistemas autónomos son grandes por si mismos y nada sencillos de administrar. OSPF les
permite dividirlos en áreas numeradas donde un área es una red o un conjunto de redes inmediatas. Un
área es una generalización de una subred fuera de un área, su topología y detalle no son visibles.
OSPF distingue los siguientes tipos de área:
Área Backbone
El backbone, también denominado área cero, forma el núcleo de una red OSPF. Es la única área que debe
estar presente en cualquier red OSPF, y mantiene conexión, física o lógica, con todas las demás áreas en
que esté particionada la red. La conexión entre un área y el backbone se realiza mediante los ABR, que
son responsables de la gestión de las rutas no-internas del área (esto es, de las rutas entre el área y el resto
de la red).
Área stub
Un área stub es aquella que no recibe rutas externas. Las rutas externas se definen como rutas que fueron
inyectadas en OSPF desde otro protocolo de enrutamiento. Por lo tanto, las rutas de segmento necesitan
normalmente apoyarse en las rutas predeterminadas para poder enviar tráfico a rutas fuera del segmento.
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Área not-so-stubby
También conocidas como NSSA, constituyen un tipo de área stub que puede importar rutas externas de
sistemas autónomos y enviarlas al backbone, pero no puede recibir rutas externas de sistemas autónomos
desde el backbone u otras áreas.
Interfaces en OSPF
Los nodos de una red basada en OSPF se conectan a ella a través de una o varias interfaces con las que se
conectan a otros nodos de la red. El tipo de enlace (link) define la configuración que asume la interface
correspondiente. OSPF soporta las siguientes tipos de enlace, y provee para cada uno de ellos una
configuración de interfaz:
• Punto a punto (point-to-point, abreviadamente ptp), cuando la interfaz está conectada
exclusivamente a otra interfaz.
• Punto a multipunto (point-to-multipoint, abreviadamente ptmp).
• Broadcast, para enlaces en los que todas las interfaces pueden conectarse directamente entre ellas.
El ejemplo típico de enlace broadcast es el que corresponde a una red de tipo Ethernet.
• Enlace virtual (virtual link), cuando no responde a una topología física.
• Enlace de múltiple acceso no-broadcast (Non-broadcast Multiple Access, NBMA), para enlaces en
los que el medio es compartido pero no todas las interfaces participantes pueden comunicarse
directamente entre sí.
Estado de las interfaces
•
•
•
•
•
•
•
Down (sin actividad).
Waiting (estado de espera).
Loopback.
Point-to-point (interface punto a punto)
DR, abreviatura de Designated Router (interface de enrutador designado).
Backup, por Backup Designated Router (interface de enrutador designado auxiliar, BDR).
DROther (interface en una red broadcast o NBMA sin estatus DR ni BDR).
Relación con los vecinos en OSPF
Diagrama de estados de vecinos y transiciones entre estados en OSPF.
Cada encaminador OSPF realiza un seguimiento de sus nodos vecinos, estableciendo distintos tipos de
relación con ellos. Respecto a un encaminador dado, sus vecinos pueden encontrarse en siete estados
diferentes. Los vecinos OSPF progresan a través de estos estados siguiendo el diagrama de la derecha.
Estados de OSPF
• Desactivado (DOWN). En el estado desactivado, el proceso OSPF no ha intercambiado
información con ningún vecino. OSPF se encuentra a la espera de pasar al siguiente estado
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(Estado de Inicialización)
• Inicialización (INIT). Los routers (enrutadores) OSPF envían paquetes tipo 1, o paquetes Hello, a
intervalos regulares con el fin de establecer una relación con los Routers vecinos. Cuando una
interfaz recibe su primer paquete Hello, el router entra al estado de Inicialización. Esto significa
que este sabe que existe un vecino a la espera de llevar la relación a la siguiente etapa. Los dos
tipos de relaciones son Bidireccional y Adyacencia. Un router debe recibir un paquete Hello
(Hola) desde un vecino antes de establecer algún tipo de relación.
• Bidireccional (TWO-WAY).(encaminador = enrutador). Empleando paquetes Hello, cada
enrutador OSPF intenta establecer el estado de comunicación bidireccional (dos-vías) con cada
enrutador vecino en la misma red IP. Entre otras cosas, el paquete Hello incluye una lista de los
vecinos OSPF conocidos por el origen. Un enrutador ingresa al estado Bidireccional cuando se ve
a sí mismo en un paquete Hello proveniente de un vecino. El estado Bidireccional es la relación
más básica que vecinos OSPF pueden tener, pero la información de encaminamiento no es
compartida entre estos. Para aprender los estados de enlace de otros enrutadores y eventualmente
construir una tabla de enrutamiento, cada enrutador OSPF debe formar a lo menos una adyacencia.
Una adyacencia es una relación avanzada entre enrutadores OSPF que involucra una serie de
estados progresivos basados no sólo en los paquetes Hello, sino también en el intercambio de otros
4 tipos de paquetes OSPF. Aquellos encaminadores intentando volverse adyacentes entre ellos
intercambian información de encaminamiento incluso antes de que la adyacencia sea
completamente establecida. El primer paso hacia la adyacencia es el estado ExStart.
• Inicio de Intercambio (EXSTART). Técnicamente, cuando un encaminador y su vecino entran al
estado ExStart, su conversación es similar a aquella en el estado de Adyacencia. ExStart se
establece empleando descripciones de base de datos tipo 2 (paquetes DBD), también conocidos
como DDPs. Los dos encaminadores vecinos emplean paquetes Hello para negociar quien es el
"maestro" y quien es el "esclavo" en su relación y emplean DBD para intercambiar bases de datos.
Aquel encaminador con el mayor router ID "gana" y se convierte en el maestro. Cuando los
vecinos establecen sus roles como maestro y esclavo entran al estado de Intercambio y comienzan
a enviar información de encaminamiento.
• Intercambio (EXCHANGE). En el estado de intercambio, los encaminadores vecinos emplean
paquetes DBD tipo 2 para enviarse entre ellos su información de estado de enlace. En otras
palabras, los encaminadores se describen sus bases de datos de estado de enlace entre ellos. Los
encaminadores comparan lo que han aprendido con lo que ya tenían en su base de datos de estado
de enlace. Si alguno de los encaminadores recibe información acerca de un enlace que no se
encuentra en su base de datos, este envía una solicitud de actualización completa a su vecino.
Información completa de encaminamiento es intercambiada en el estado Cargando.
• Cargando (LOADING). Después de que las bases de datos han sido completamente descritas
entre vecinos, estos pueden requerir información más completa empleando paquetes tipo 3,
requerimientos de estado de enlace (LSR). Cuando un enrutador recibe un LSR este responde
empleando un paquete de actualización de estado de enlace tipo 4 (LSU). Estos paquetes tipo 4
contienen las publicaciones de estado de enlace (LSA) que son el corazón de los protocolos de
estado de enlace. Los LSU tipo 4 son confirmados empleando paquetes tipo 5 conocidos como
confirmaciones de estado de enlace (LSAcks).
• Adyacencia completa (FULL). Cuando el estado de carga ha sido completada, los enrutadores se
vuelven completamente adyacentes. Cada enrutador mantiene una lista de vecinos adyacentes,
llamada base de datos de adyacencia.
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ENRUTAMIENTO IGP
Interior Gateway Protocol (IGP, protocolo de pasarela interno) hace referencia a los protocolos usados
dentro de un sistema autónomo.
Por otra parte, un Protocolo de Pasarela Externo determina si la red es accesible desde el sistema
autónomo al tiempo usa el IGP para resolver el encaminamiento dentro del propio sistema.
Los protocolos de pasarela internos se pueden dividir en dos categorías:
1. Protocolo de enrutamiento vector-distancia
2. Protocolo de enrutamiento enlace-estado
Tipos de protocolos de pasarela internos
Protocolos Vector-Distancia
Calculan las rutas utilizando el algoritmo de Bellman-Ford. En los protocolos de este tipo, ningún
enrutador tiene información completa sobre la topología de la red. En lugar de ello, se comunica con los
demás enrutadores, enviando y recibiendo información sobre las distancias entre ellos. Así, cada
enrutador genera una tabla de enrutamiento que usará en el siguiente ciclo de comunicación, en el que los
enrutadores intercambiarán los datos de las tablas. El proceso continuará hasta que todas las tablas
alcancen unos valores estables. Este conjunto de protocolos tienen el inconveniente de ser algo lentos, si
bien es cierto que son sencillos de manejar y muy adecuados para redes compuestas por pocas máquinas.
Ejemplos de este tipo de protocolos son:
Protocolo de información de encaminamiento
El Protocolo de información de encaminamiento (Routing Information Protocol) (RIP) utiliza el
protocolo UDP y se comunica a través del puerto 520. Tiene la ventaja de ser muy fácil de configurar,
aunque para calcular una ruta sólo tiene en cuenta por cuántas máquinas pasará, y no otros aspectos más
importantes como puede ser el ancho de banda.
Protocolo de enrutamiento de pasarela interior
También llamado IGRP. Utiliza el protocolo TCP/IP y determina la ruta basándose en el ancho de banda,
el retardo, la fiabilidad y la carga del enlace. A diferencia del anterior, no le da tanta importancia a la
información de las distancias entre máquinas.
Protocolos Enlace-Estado
En este caso, cada nodo posee información acerca de la totalidad de la topología de la red. De esta
manera, cada uno puede calcular el siguiente salto a cada posible nodo destino de acuerdo a su
conocimiento sobre cómo está compuesta la red. La ruta final será entonces una colección de los mejores
saltos posibles entre nodos. Esto contrasta con el tipo anteriormente explicado, en el que cada nodo ha de
compartir su tabla de enrutamiento con sus vecinos. En los protocolos Enlace-Estado, la única
información compartida es aquella concerniente a la construcción de los mapas de conectividad.
Open Shortest Path First
O, abreviado, OSPF. Utiliza el algoritmo de Dijkstra para calcular la ruta más corta posible. Este
protocolo es el más utilizado en redes grandes, ya que se puede descomponer en otras más pequeñas para
facilitar la configuración. Una red OSPF está dividida en grupos lógicos de encaminadores cuya
información se puede resumir para el resto de la red. A estos grupos lógicos se los denomina áreas.
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OSPF es uno de los protocolos del estado de enlace más importantes. OSPF se basa en las normas de
código abierto, lo que significa que muchos fabricantes lo pueden desarrollar y mejorar.
Sistema Intermediario a Sistema Intermediario
El protocolo IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) tiene un gran parecido al OSPF en tanto
que ambos utilizan el estado de enlace para resolver las rutas, pero IS-IS tiene la ventaja de, por ejemplo,
soporte para IPv6, lo que permite conectar redes con protocolos de encaminamiento distinto.
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PROTOCOLO IS-IS
El protocolo IS-IS es un protocolo de estado enlace,o SPF (shortest path first), por lo cual, básicamente
maneja una especie de mapa con el que se fabrica a medida que converge la red. Es también un protocolo
de Gateway interior (IGP). Este protocolo esta descrito por el RFC 1142. En este se refiere a que IS-IS
fue creado con el fin de crear un acompañamiento a CNS (Protocol for providing the Connectionlessmode Network Service).
Introducción
IS-IS es un protocolo de enrutamiento interior desarrollado en los años 80 por Digital Equipment
Corporation (DEC) y llamado originalmente DECnet Phase V. Después fue adoptado por la International
Organization for Standardization (ISO) como protocolo de enrutamiento para la Interconexión de
Sistemas Abiertos (OSI). Su desarrollo estuvo motivado por la necesidad de un sistema no propietario que
pudiera soportar un gran esquema de direccionamiento y un diseño jerárquico.
Los grandes proveedores de servicios de Internet han venido usando IS-IS desde su introducción y
recientemente se ha comenzado a implementar en otros mercados. IS-IS permite trabajar con Type of
Service (ToS) para la ingeniería de tráfico.
Es un protocolo de la capa de red. Permite a sistemas intermedios (IS’s)dentro de un mismo dominio
cambiar su configuración e información de ruteo para facilitar la información de encaminamiento y
funciones de transmisión de la capa de red.
El protocolo de encaminamiento IS-IS está pensado para soportar encaminamiento en grandes dominios
consistentes en combinaciones de muchos tipos de subredes. Esto incluye enlaces punto a punto, enlaces
multipunto, subredes X.25 y subredes broadcast tales como las ISO 8802 LANs. Para poder soportar
dominios grandes, la previsión está hecha para que el ruteo intradominio sea organizado jerárquicamente.
Un dominio grande puede ser dividido administrativamente en áreas. Cada sistema reside en exactamente
un área.
Definiciones generales
Área:Subdominio que mantiene información de routing detallada sobre su propia composición interna y
que mantiene también información de routing que le permita alcanzar otro subdominio. Responde al
subdominio de nivel 1.
Vecino: Sistema adyacente alcanzable atravesando una única subred por un PDU.
Adyacencia: Porción de la información de routing local concerniente a la alcanzabilidad de un único
vecino End-System (ES) o Sistema Intermedio (IS) en un único circuito. Las adyacencias son usadas
como entrada al proceso de decisión para crear los caminos a través del dominio. Una adyacencia
separada es creada por cada vecino en un circuito y para cada nivel de encaminamiento en un circuito
broadcast.
Circuito: Subconjunto da la base de información de encaminamiento pertinente para un único SNPA
local.
Enlace: Camino de comunicación entre dos vecinos. Un enlace se considera activo cuando la
comunicación es posible entre dos SNPAs.
IS designado: Sistema intermedio en una LAN designado para llevar a cabo funciones adicionales. En
particular genera un estado de enlace de PDU en beneficio de la LAN, tratando dicha LAN como un
pseudonodo.
Pseudonodo: Donde una subred broadcast tiene conectados n sistemas intermedios, la propia subred
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broadcast es considerada como un pseudonodo. El pseudonodo tiene enlaces a cada uno de los n sistemas
intermedios y cada uno de los ISs tiene un único enlace al pseudonodo.
Subred broadcast: Subred que soporta un número arbitrario de end-systems y de sistemas intermedios y,
adicionalmente, es capaz de transmitir un único SNPDU a un subconjunto de estos sistemas en respuesta
a una única petición de SN_UNITDATA.
Topología general de la subred: Subred que soporta un número arbitrario de end-systems y de sistemas
intermedios pero no soporta la capacidad de transmisión sin conexión multi-destino, a diferencia de una
subred broadcast.
Subdominio de encaminamiento/routing: Conjunto de sistemas intermedios y end systems localizados
dentro del mismo dominio de encaminamiento.
Subdominio de nivel 2: Conjunto de todos los sistemas intermedios de nivel 2 en un dominio de
encaminamiento.
PDU: Protocol Data Unit (Unidad de datos del protocolo).
SNSDU: Subnetwork Service Data Unit (Unidad de datos del servicio de subred).
NSDU: Network Service Data Unit (Unidad de datos del servicio de red).
NPDU: Network Protocol Data Unit (Unidad de datos del protocolo de red).
SNPDU: Subnetwork Protocol Data Unit (Unidad de datos del protocolo de subred).
Tipos de sistemas que intervienen en el protocolo
Se definen dos tipos de routers: Un router de Nivel 1 negocia el primer nivel de enrutamiento,
encontrando el destino final dentro del área. Un router de Nivel 2 encuentra el área dentro de la que se
encuentra el destino final. Ambos tipos de routers se combinan con los routers de Nivel 1-2 que corren
ambos procesos de Nivel 1 y 2 y puden ser considerados como un tercer tipo de router.
Router de Nivel 1: O router Intra-area. Es similar a un Stub Router en OSPF. Su conocimiento de la red
es limitado al área y emplea una ruta por defecto al router de Nivel 2 más cercano para enrutar tráfico
externo al área donde se encuentra. Los router de Nivel 1 tienen una base de datos de estado-enlace
idéntica entre ellos.
Router de Nivel 2: Router Inter-área. Son necesarios para el enrutamiento entra áreas distintas tal como
los routers de backbone en OSPF. Los routers de Nivel 2 se comunican vía Hellos que sólo son
comprendidos entre ellos. Su base de datos de estado-enlace es también idéntica.
Router de Nivel 1-2: Son routers tanto Intra como Inter-área, una característica similar a los routers
fronterizos de área en OSPF, que pueden tener vecinos en diferentes áreas porque envían Hellos tanto de
Nivel 1 como de Nivel 2 y por tanto pueden comunicarse con ambos tipos de routers. Almacenan una
base de datos de estado-enlace de Nivel 1 y otra para el Nivel 2 con la información necesaria para el
enrutamiento Inter-área.
Estos routers informan a los routers de Nivel 1 de que son routers de Nivel 2 y que pueden enviar tráfico a
otras áreas. Pueden informar también a otros routers de Nivel 2 de las áreas a las que está conectado. Esta
es la configuración por defecto de un router Cisco.
Proceso de encaminamiento/routing
Principios básicos:
1. Cuando un router recibe tráfico que enrutar a un destino remoto, realiza una consulta a su tabla de
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enrutamiento.
2. El router extrae del paquete la información relativa al System ID y SEL para revelar la
información de área de la dirección de destino. Si la dirección de destino de área es la misma que
la suya, enruta el paquete hacia el System ID usando su base de datos de Nivel 1.
3. Si el área de destino es diferente:
1. Si es un router de Nivel 1 envía el paquete al router de Nivel 2 más cercano.
2. Si se trata de un router de Nivel 2, busca la ruta en la base de datos de envio.
3. Resuelve la dirección al emparejamiento más largo (tendrá las rutas externas sumarizadas).
Descomposición en fases del proceso de routing:
•
•
•
•
Decisión
Actualización
Reenvío
Recepción
1.Proceso de decisión
Este proceso calcula las rutas a cada destino del dominio. Se ejecuta por separado para encaminamiento
de nivel 1 y nivel 2, y por separado dentro de cada nivel para cada una de las métricas soportadas por el
sistema intermedio. Usa la base de datos de estado de enlaces, la cual consiste en información del último
estado de enlace de PDUs de cualquier otro sistema intermedio del área, para calcular los caminos más
cortos desde este IS hasta todos los demás sistemas en el área. La base de datos de estado de enlaces es
mantenida por el proceso de actualización. La ejecución del proceso de decisión resulta en la
determinación de pares (conocidos como adyacencias [circuito, vecino]), los cuales son almacenados en
la base de información de reenvío apropiada y usados por el proceso de reenvío as rutas a través de las
cuales reenviar NPDUs. Algunos de los parámetros en la base de datos de ruteo que son usados por el
proceso de decisión están determinados por la implementación. Éstos incluyen:
• Máximo número de sistemas intermedios y end systems dentro del área de los IS.
• Máximo número de intermedios y end systems vecinos del IS, etc.
De este modo las bases de datos pueden ser dimensionados apropiadamente. También otros parámetros,
tales como métricas de encaminamiento para cada circuito y temporizadores, pueden ser ajustados para
conseguir mejorar el funcionamiento.
2.Proceso de actualización
Este proceso genera, recibe y propaga el estado de enlaces de los PDUs. Cada PDU de estado de enlace
contiene información sobre la identidad y los valores de la métrica de encaminamiento de las adyacencias
del IS que originó el PDU estado de enlace. El proceso de actualización recibe el estado del enlace y la
secuencia de números PDU del proceso de recepción. Sitúa nueva información de encaminamiento en la
base de información de routing y la propaga a otros sistemas intermedios. Las características generales de
este proceso son:
• Los estados de los enlaces PDU son generados periódicamente como resultado de cambios
topológicos. Pueden ser también generados indirectamente como resultado de acciones de
administración del sistema (tales como cambiar una de las métricas de un circuito)
• El estado de enlaces de PDUs de nivel 1 son propagados a todos los sistemas intermedios dentro
del área, pero no se propagan hacia fuera de dicha área.
• El estado de enlaces de PDUs de nivel 2 se propagan a todos los sistemas intermedios de nivel 2
en el dominio.
• El estado de enlaces de PDUs no se propaga fuera del dominio.
• El proceso de actualización, a través del conjunto de parámetros de la administración del sistema,
establece un límite superior para la cantidad de tráfico que genera.
3.Proceso de reenvío
Este proceso suministra y gestiona los buffers necesarios para soportar transmisión NPDU a todos los
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destinos. Recibe, a través del proceso de recepción, PDUs para ser reenviadas. Realiza una consulta en la
base de datos de reenvío adecuada, la cual es seleccionada eligiendo una métrica de ruteo basada en los
campos de mantenimiento de la opción QoS de ISO 8473.
4.Proceso de recepción
El proceso de recepción obtiene sus entradas de las siguientes fuentes:
• PDUs recibidas con NPIDs de encaminamiento intradominio.
• Información de ruteo derivada del protocolo ESIS de la recepción de ISO 9542 PDUs.
• Datos de PDUs ISO 8473 entregados a la función de encaminamiento.
Ésta entonces realiza las funciones apropiadas, que pueden requerir pasar el PDU a alguna otra función.
Comparacion de OSPF y IS-IS
IS-IS y OSPF son protocolos de estado de enlaces que utilizan el Algoritmo de Dijkstra para encontrar el
mejor camino a través de la red. Ambos soportan máscaras de subred de diferente longitud, pueden usar
multicast para encontrar routers vecinos mediante paquetes hello y pueden soportar autentificación de
actualizaciones de encaminamiento.
Existen diferencias importantes en el modo de operar de IS-IS y OSPF, por ejemplo, en el modo en que la
dirección de área es asignada. En IS-IS, la dirección de área y de host son asignados al router entero,
mientras que en OSPF el direccionamiento es asignado al nivel de interfaz. Por lo tanto un router IS-IS
unicamente estará en un área (Todos los routers de Nivel 1 necesitan un router de Nivel 1-2 para
conectarles a otra área). El router de Nivel 1-2 puede ver el resto del SA y se ofrece como ruta por defecto
al área de Nivel 1.
Es importante también la diferencia entre estos protocolos de manejar los paquetes hello. Este es el único
método por el cual los routers pueden saber si un router vecino sigue estando disponible en la red. A
diferencia de OSPF, los routers IS-IS son capaces de enviar dos tipos diferentes de saludos (paquetes
hello). Los routers IS-IS pueden ser de Nivel 1, Nivel2 o Nivel 1-2, los routers CISCO son routers L1-L2,
por lo que cada interfaz IS-IS estará habilitada para enviar tanto mensajes hello L1 como L2.
Respecto a su encapsulación:
• Mientras que IS-IS opera en la parte superior de la capa 2, OSPF opera en la capa 3.
• IS-IS es un protocolo de capa 3 con su propio paquete de capa 3, mientras que OSPF utiliza
paquete IP.
• la fragmentación es responsabilidad de IS-IS, sin embargo en OSPF la fragmentación es
responsabilidad de IP.
Otras diferencias:
• En una red de broadcast todos los IS de IS-IS mantienen adyacencia entre ellos, sin embargo en
OSPF solo se mantiene adyacencia entre DR y BDR con los demás routers.
• El DIS envía CNSPs a los demás IS. En OSPF, los acks se envían desde el DR en forma de
Unicasts.
• En IS-IS se envían de forma periódica CSNPs para asegurar que las bases de datos estén
sincronizadas.
• En IS-IS existen dos tipos de LSPs mientras que en OSPF existen siete tipos de LSA.
Finalmente IS-IS tiene otras ventajas tales como compatibilidad con IPv6 o que admite VLSM.
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ENRUTAMIENTO CIDR
Classless Inter-Domain Routing (CIDR Enrutamiento entre dominios sin Clases) se introdujo en 1993
por IETF y representa la última mejora en el modo como se interpretan las direcciones IP. Su introducción
permitió una mayor flexibilidad al dividir rangos de direcciones IP en redes separadas. De esta manera
permitió:
• Un uso más eficiente de las cada vez más escasas direcciones IPv4.
• Un mayor uso de la jerarquía de direcciones ('agregación de prefijos de red'), disminuyendo la
sobrecarga de los enrutadores principales de Internet para realizar el encaminamiento.
Introducción
CIDR reemplaza la sintaxis previa para nombrar direcciones IP, las clases de redes. En vez de asignar
bloques de direcciones en los límites de los octetos, que implicaban prefijos naturales de 8, 16 y 24 bits,
CIDR usa la técnica VLSM (Variable-Length Subnet Mask - Máscara de Subred de Longitud Variable),
para hacer posible la asignación de prefijos de longitud arbitraria.
CIDR engloba:
• La técnica VLSM para especificar prefijos de red de longitud variable. Una dirección CIDR se
escribe con un sufijo que indica el número de bits de longitud de prefijo, p.ej. 192.168.0.0/16 que
indica que la máscara de red tiene 16 bits (es decir, los primeros 16 bits de la máscara son 1 y el
resto 0). Esto permite un uso más eficiente del cada vez más escaso espacio de direcciones IPv4
• La agregación de múltiples prefijos contiguos en superredes, reduciendo el número de entradas en
las tablas de ruta globales.
esta técnica es muy eficiente en el uso y manejo de redes de area local.
Bloques CIDR
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CIDR es un estándar de red para la interpretación de direcciones IP. CIDR facilita el encaminamiento al
permitir agrupar bloques de direcciones en una sola entrada de tabla de rutas. Estos grupos, llamados
comúnmente Bloques CIDR, comparten una misma secuencia inicial de bits en la representación binaria
de sus direcciones IP.
Los bloques CIDR IPv4 se identifican usando una sintaxis similar a la de las direcciones IPv4: cuatro
números decimales separados por puntos, seguidos de una barra de división y un número de 0 a 32;
A.B.C.D/N.
Los primeros cuatro números decimales se interpretan como una dirección IPv4, y el número tras la barra
es la longitud de prefijo, contando desde la izquierda, y representa el número de bits comunes a todas las
direcciones incluidas en el bloque CIDR.
Decimos que una dirección IP está incluida en un bloque CIDR, y que encaja con el prefijo CIDR, si los
N bits iniciales de la dirección y el prefijo son iguales. Por tanto, para entender CIDR es necesario
visualizar la dirección IP en binario. Dado que la longitud de una dirección IPv4 es fija, de 32 bits, un
prefijo CIDR de N-bits deja 32 − N bits sin encajar, y hay 2(32 − N) combinaciones posibles con los bits
restantes. Esto quiere decir que 2(32 − N) direcciones IPv4 encajan en un prefijo CIDR de N-bits.
Nótese que los prefijos CIDR cortos (números cercanos a 0) permiten encajar un mayor número de
direcciones IP, mientras que prefijos CIDR largos (números cercanos a 32) permiten encajar menos
direcciones IP.
Una dirección IP puede encajar en varios prefijos CIDR de longitudes diferentes.
CIDR también se usa con direcciones IPv6, en las que la longitud del prefijo varia desde 0 a 128, debido a
la mayor longitud de bit en las direcciones, con respecto a IPv4. En el caso de IPv6 se usa una sintaxis
similar a la comentada: el prefijo se escribe como una dirección IPv6, seguida de una barra y el número
de bits significativos.
Asignación de bloques CIDR
• El bloque 208.128.0.0/11, un bloque CIDR largo que contenía más de dos millones de direcciones,
había sido asignado por ARIN, (el RIR Norteamericano) a MCI.
• Automation Research Systems, una empresa intermediaria del estado de Virginia, alquiló de MCI
una conexión a Internet, y recibió el bloque 208.130.28.0/22, capaz de admitir 1024 direcciones IP
(32 − 22 = 10; 210 = 1.024)
• ARS utilizó un bloque 208.130.29.0/24 para sus servidores públicos, uno de los cuales era
208.130.29.33.
Todos estos prefijos CIDR se utilizaron en diferentes enrutadores para realizar el encaminamiento. Fuera
de la red de MCI, el prefijo 208.128.0.0/11 se usó para encaminar hacia MCI el tráfico dirigido no solo a
208.130.29.33, sino también a cualquiera de los cerca de dos millones de direcciones IP con el mismo
prefijo CIDR (los mismos 11 bits iniciales). En el interior de la red de MCI, 208.130.28.0/22 dirigiría el
tráfico a la línea alquilada por ARS. El prefijo 208.130.29.0/24 se usaría sólo dentro de la red corporativa
de ARS.
CIDR y Máscaras de Subred
Una máscara de subred es una máscara que codifica la longitud del prefijo de una forma similar a una
dirección IP - 32 bits, comenzando desde la izquierda, ponemos a 1 tantos bits como marque la longitud
del prefijo, y el resto de bits a cero, separando los 32 bits en cuatro grupos de ocho bits.
CIDR usa máscaras de subred de longitud variable (VLSM) para asignar direcciones IP a subredes de
acuerdo a las necesidades de cada subred. De esta forma, la división red/host puede ocurrir en cualquier
bit de los 32 que componen la dirección IP. Este proceso puede ser recursivo, dividiendo una parte del
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espacio de direcciones en porciones cada vez menores, usando máscaras que cubren un mayor número de
bits.
Las direcciones de red CIDR/VLSM se usan a lo largo y ancho de la Internet pública, y en muchas
grandes redes privadas. El usuario normal no ve este uso puesto en práctica, al estar en una red en la que
se usarán, por lo general, direcciones de red privadas recogidas en el RFC 1918.
Agregación de Prefijos
Otro beneficio de CIDR es la posibilidad de agregar prefijos de encaminamiento, un proceso conocido
como "supernetting". Por ejemplo, dieciséis redes /24 contiguas pueden ser agregadas y publicadas en los
enrutadores de Internet como una sola ruta /20 (si los primeros 20 bits de sus respectivas redes coinciden).
Dos redes /20 contiguas pueden ser agregadas en una /19, etc.
Esto permite una reducción significativa en el número de rutas que los enrutadores en Internet tienen que
conocer (y una reducción de memoria, recursos, etc.) y previene una explosión de tablas de
encaminamiento, que podría sobrecargar a los routers e impedir la expansión de Internet en el futuro.
CIDR IPv4
CIDR
/32
/31
/30
/29
/28
/27
/26
/25
/24
/23
/22
/21
/20
/19
/18
/17
/16
/15
/14
/13
/12
/11
/10
/9
/8
/7
/6
/5
/4
No. de redes por clase
1/256 C
1/128 C
1/64 C
1/32 C
1/16 C
1/8 C
1/4 C
1/2 C
1/1 C
2C
4C
8C
16 C
32 C
64 C
128 C
256 C, 1 B
512 C, 2 B
1,024 C, 4 B
2,048 C, 8 B
4,096 C, 16 B
8,192 C, 32 B
16,384 C, 64 B
32,768 C, 128B
65,536 C, 256B, 1 A
131,072 C, 512B, 2 A
262,144 C, 1,024 B, 4 A
524,288 C, 2,048 B, 8 A
1,048,576 C, 4,096 B, 16 A
Hosts*
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1,024
2,048
4,096
8,192
16,384
32,768
65,536
131,072
262,144
524,288
1,048,576
2,097,152
4,194,304
8,388,608
16,777,216
33,554,432
67,108,864
134,217,728
268,435,456
Máscara
255.255.255.255
255.255.255.254
255.255.255.252
255.255.255.248
255.255.255.240
255.255.255.224
255.255.255.192
255.255.255.128
255.255.255.0
255.255.254.0
255.255.252.0
255.255.248.0
255.255.240.0
255.255.224.0
255.255.192.0
255.255.128.0
255.255.0.0
255.254.0.0
255.252.0.0
255.248.0.0
255.240.0.0
255.224.0.0
255.192.0.0
255.128.0.0
255.0.0.0
254.0.0.0
252.0.0.0
248.0.0.0
240.0.0.0
Página 29
/3
2,097,152 C, 8,192 B, 32 A
536,870,912 224.0.0.0
/2
4,194,304 C, 16,384 B, 64 A
1,073,741,824 192.0.0.0
/1
8,388,608 C, 32,768 B, 128 A 2,147,483,648 128.0.0.0
/0
33,534,432 C, 65,536 B, 256 A 4,294,967,296 0.0.0.0
(*) En la práctica hay que restar 2 a este número. La dirección menor (más baja - todos los bits de host a
0) del bloque se usa para identificar a la propia red (toda la red), y la dirección mayor (la más alta - todos
los bits de host a 1) se usa como dirección de broadcast. Por tanto, en un bloque CIDR /24 podríamos
disponer de 28 − 2 = 254 direcciones IP para asignar a dispositivos.
Antecedentes históricos
Originalmente, direcciones IP se separaban en dos partes: la dirección de red (que identificaba una red o
subred), y la dirección de host (que identificaba la conexión o interface de una máquina específica a la
red). Esta división se usaba para controlar la forma en que se encaminaba el tráfico entre redes IP.
Históricamente, el espacio de direcciones IP se dividía en cinco clases principales de redes (A, B, C, D y
E), donde cada clase tenía asignado un tamaño fijo de dirección de red. La clase, y por extensión la
longitud de la dirección de red y el número de host, se podían determinar comprobando los bits más
significativos (a la izquierda) de la dirección IP:
•
•
•
•
•
0 para las redes de Clase A
10 para las redes de Clase B
110 para las redes de Clase C
1110 para las redes de Clase D (usadas para transmisiones multicast)
11110 para las redes de Clase E (usadas para investigación y experimentación)
Sin una forma de especificar la longitud de prefijo, o la máscara de red, los algoritmos de
encaminamiento en los enrutadores tenían que usar forzosamente la clase de la dirección IP para
determinar el tamaño de los prefijos que se usarían en las tablas de ruta. Esto no representaba un gran
problema en la Internet original, donde sólo había unas decenas/cientos de ordenadores, y los routers
podían almacenar en memoria todas las rutas necesarias para alcanzarlos.
A medida que la red TCP/IP experimental se expandió en los años 80 para formar Internet, el número de
ordenadores con dirección IP pública creció exponencialmente, forzando a los enrutadores a incrementar
la memoria necesaria para almacenar las tablas de rutas, y los recursos necesarios para mantener y
actualizar esas tablas. La necesidad de un esquema de direcciones más flexible se hacía cada vez más
patente.
Esta situación condujo al desarrollo sucesivo de las subredes y CIDR. Dado que se ignora la antigua
distinción entre clases de direcciones, el nuevo sistema se denominó encaminamiento sin clases
(classless routing). Esta denominación conllevó que el sistema original fuera denominado
encaminamiento con clases (classful routing).
VLSM (Variable Lenght Subnet Mask - Máscara de Subred de Longitud Variable) parte del mismo
concepto que CIDR. El término VLSM se usa generalmente cuando se habla de redes privadas, mientras
que CIDR se usa cuando se habla de Internet (red pública).
Página 30
CONCEPTO DE SUBRED
En redes de computadoras, una subred es un rango de direcciones lógicas. Cuando una red de
computadoras se vuelve muy grande, conviene dividirla en subredes, por los siguientes motivos:
• Reducir el tamaño de los dominios de broadcast.
• Hacer la red más manejable, administrativamente. Entre otros, se puede controlar el tráfico entre
diferentes subredes, mediante ACLs.
Existen diversas técnicas para conectar diferentes subredes entre sí. Se pueden conectar:
•
•
•
•
•
a nivel físico (capa 1 OSI) mediante repetidores o concentradores(Hubs)
a nivel de enlace (capa 2 OSI) mediante puentes o conmutadores(Switches)
a nivel de red (capa 3 OSI) mediante routers
a nivel de transporte (capa 4 OSI)
aplicación (capa 7 OSI) mediante pasarelas.
También se pueden emplear técnicas de encapsulación (tunneling).
En el caso más simple, se puede dividir una red en subredes de tamaño fijo (todas las subredes tienen el
mismo tamaño). Sin embargo, por la escasez de direcciones IP, hoy en día frecuentemente se usan
subredes de tamaño variable.
Máscara de subred
La máscara de subred señala qué bits (o qué porción) de su dirección es el identificador de la red. La
máscara consiste en una secuencia de unos seguidos de una secuencia de ceros escrita de la misma
manera que una dirección IP, por ejemplo, una máscara de 20 bits se escribiría 255.255.240.0, es decir
una dirección IP con 20 bits en 1 seguidos por 12 bits en 0, pero separada en bloques de a 8 bits escritos
en decimal. La máscara determina todos los parámetros de una subred: dirección de red, dirección de
difusión (broadcast) y direcciones asignables a nodos de red (hosts).
Los routers constituyen los límites entre las subredes. La comunicación desde y hasta otras subredes es
hecha mediante un puerto específico de un router específico, por lo menos momentáneamente.
Una subred típica es una red física hecha con un router, por ejemplo una Red Ethernet o una VLAN
(Virtual Local Area Network), Sin embargo, las subredes permiten a la red ser dividida lógicamente a
pesar del diseño físico de la misma, por cuanto es posible dividir una red física en varias subredes
configurando diferentes computadores host que utilicen diferentes routers. La dirección de todos los
nodos en una subred comienzan con la misma secuencia binaria, que es su ID de red e ID de subred. En
IPv4, las subredes deben ser identificadas por la base de la dirección y una máscara de subred.
Las subredes simplifican el enrutamiento, ya que cada subred típicamente es representada como una fila
en las tablas de ruteo en cada router conectado. Las subredes fueron utilizadas antes de la introducción de
las direcciones IPv4, para permitir a una red grande, tener un número importante de redes más pequeñas
dentro, controladas por varios routers. Las subredes permiten el Enrutamiento Interdominio sin Clases
(CIDR). Para que las computadoras puedan comunicarse con una red, es necesario contar con números IP
propios, pero si tenemos dos o más redes, es fácil dividir una dirección IP entre todos los hosts de la red.
De esta formas se pueden partir redes grandes en redes más pequeñas.
Es necesario para el funcionamiento de una subred, calcular los bits de una IP y quitarle los bits de host, y
agregárselos a los bits de network mediante el uso de una operación lógica.
Ejemplo de subdivisión
A una compañía se le ha asignado la red 200.3.25.0. Es una red de clase C, lo cual significa que puede
disponer de 254 diferentes direcciones. (La primera y la última dirección están reservadas, no son
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utilizables.) Si no se divide la red en subredes, la máscara de subred será 255.255.255.0 (o /24).
La compañía decide dividir esta red en 8 subredes, con lo cual, la máscara de subred tiene que recorrer
tres bits más, se "toman prestados" tres bits de la porción que corresponde al host. Eso resulta en una
máscara de subred /27, en binario 11111111.11111111.11111111.11100000, o en decimal punteado,
255.255.255.224. Cada subred tendrá (25) = 32 direcciones posibles; pero solo tendrá (25) − 2 = 32 − 2 =
30 direcciones asignables a los hosts puesto que la primera dirección (con todos los bits de host a 0)
identifica a subred y la última dirección de cada subred (todos los bits de host a 1) se reserva para el
Broadcast.
Para calcular el total de subredes se debe realizar (2 3) = 8, ya que hemos tomado 3 bits prestados a la
dirección de host.
Rango de red
Rango ip
Broadcast
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
200.3.25.0
200.3.25.1
- 200.3.25.30
200.3.25.31
200.3.25.32
200.3.25.33 - 200.3.25.62
200.3.25.63
200.3.25.64
200.3.25.65 - 200.3.25.94
200.3.25.95
200.3.25.96
200.3.25.97 - 200.3.25.126
200.3.25.127
200.3.25.128
200.3.25.129 - 200.3.25.158
200.3.25.159
200.3.25.160
200.3.25.161 - 200.3.25.190
200.3.25.191
200.3.25.192
200.3.25.193 - 200.3.25.222
200.3.25.223
200.3.25.224
200.3.25.225 - 200.3.25.254
200.3.25.255
La subred uno tiene la dirección de subred 200.3.25.0; las direcciones utilizables son 200.3.25.1 200.3.25.30.
La subred dos tiene la dirección de subred 200.3.25.32; las direcciones utilizables son 200.3.25.33 200.3.25.62.
Y así sucesivamente; de cada subred a la siguiente, el último byte aumenta en 32. Dependiendo del tipo
de máscara de subred utilizado
Direcciones reservadas
Dentro de cada subred - como también en la red original, sin subdivisión - no se puede asignar la primera
y la última dirección a ningún host. La primera dirección de la subred se utiliza como dirección de la
subred, mientras que la última está reservada para broadcast locales (dentro de la subred).
Además, en algunas partes se puede leer que no se puede utilizar la primera y la última subred. Es posible
que éstos causen problemas de compatibilidad en algunos equipos, pero en general, por la escasez de
direcciones IP, hay una tendencia creciente de usar todas las subredes posibles.
Rango de red
Rango ip
Broadcast
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
200.3.25.0
200.3.25.1
- 200.3.25.30
200.3.25.31
200.3.25.32
200.3.25.33 - 200.3.25.62
200.3.25.63
200.3.25.64
200.3.25.65 - 200.3.25.94
200.3.25.95
200.3.25.96
200.3.25.97 - 200.3.25.126
200.3.25.127
200.3.25.128
200.3.25.129 - 200.3.25.158
200.3.25.159
200.3.25.160
200.3.25.161 - 200.3.25.190
200.3.25.191
200.3.25.192
200.3.25.193 - 200.3.25.222
200.3.25.223
200.3.25.224
200.3.25.225 - 200.3.25.254
200.3.25.255
Página 32
MASCARA DE SUBRED
La máscara de red es una combinación de bits que sirve para delimitar el ámbito de una red de
computadoras. Su función es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP es el número de la red,
incluyendo la subred, y qué parte es la correspondiente al host.
Funcionamiento
Básicamente, mediante la máscara de red una computadora (principalmente la puerta de enlace, router...)
podrá saber si debe enviar los datos dentro o fuera de las redes. Por ejemplo, si el router tiene la dirección
IP 192.168.1.1 y máscara de red 255.255.255.0, entiende que todo lo que se envía a una dirección IP que
empiece por 192.168.1 va para la red local y todo lo que va a otras direcciones IP, para afuera (internet,
otra red local mayor...).
Supongamos que tenemos un rango de direcciones IP desde 10.0.0.0 hasta 10.255.255.255. Si todas ellas
formaran parte de la misma red, su máscara de red sería: 255.0.0.0. También se puede escribir como
10.0.0.0/8
Como una máscara consiste en una seguidilla de unos consecutivos, y luego ceros (si los hay), los
números permitidos para representar la secuencia son los siguientes: 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254
y 255.
La representación utilizada se define colocando en 1 todos los bits de red (máscara natural) y en el caso
de subredes, se coloca en 1 los bits de red y los bits de host usados por las subredes. Así, en esta forma de
representación (10.0.0.0/8) el 8 sería la cantidad de bits puestos a 1 que contiene la máscara en binario,
comenzando desde la izquierda. Para el ejemplo dado (/8), sería 11111111.00000000.00000000.00000000
y en su representación en decimal sería 255.0.0.0.
Una
máscara
de
red
representada
(11111111.11111111.11111111.11111111).
en
binario
son
4
octetos
de
bits
Ejemplo
8bit x 4 octetos = 32 bit. (11111111.11111111.11111111.11111111 = 255.255.255.255)
8bit x 3 octetos = 24 bit. (11111111.11111111.11111111.00000000 = 255.255.255.0)
8bit x 2 octetos = 16 bit. (11111111.11111111.00000000.00000000 = 255.255.0.0)
8bit x 1 octetos = 8 bit. (11111111.00000000.00000000.00000000 = 255.0.0.0)
En el ejemplo 10.0.0.0/8, según lo explicado anteriormente, indicaría que la máscara de red es 255.0.0.0
Las máscaras de redes , se utilizan como validación de direcciones realizando una operación AND lógica
entre la dirección IP y la máscara para validar al equipo, lo cual permite realizar una verificación de la
dirección de la Red y con un OR y la máscara negada se obtiene la dirección del broadcasting.
Tabla de máscaras de red
MÁSCARAS DE RED
Binario
11111111.11111111.11111111.11111111
11111111.11111111.11111111.11111110
11111111.11111111.11111111.11111100
11111111.11111111.11111111.11111000
11111111.11111111.11111111.11110000
Decimal
255.255.255.255
255.255.255.254
255.255.255.252
255.255.255.248
255.255.255.240
Página 33
CIDR
/32
/31
/30
/29
/28
Nº HOSTs
1
2
4
8
16
Clase
11111111.11111111.11111111.11100000
11111111.11111111.11111111.11000000
11111111.11111111.11111111.10000000
11111111.11111111.11111111.00000000
11111111.11111111.11111110.00000000
11111111.11111111.11111100.00000000
11111111.11111111.11111000.00000000
11111111.11111111.11110000.00000000
11111111.11111111.11100000.00000000
11111111.11111111.11000000.00000000
11111111.11111111.10000000.00000000
11111111.11111111.00000000.00000000
11111111.11111110.00000000.00000000
11111111.11111100.00000000.00000000
11111111.11111000.00000000.00000000
11111111.11110000.00000000.00000000
11111111.11100000.00000000.00000000
11111111.11000000.00000000.00000000
11111111.10000000.00000000.00000000
11111111.00000000.00000000.00000000
11111110.00000000.00000000.00000000
11111100.00000000.00000000.00000000
11111000.00000000.00000000.00000000
11110000.00000000.00000000.00000000
11100000.00000000.00000000.00000000
11000000.00000000.00000000.00000000
10000000.00000000.00000000.00000000
00000000.00000000.00000000.00000000
255.255.255.224
255.255.255.192
255.255.255.128
255.255.255.0
255.255.254.0
255.255.252.0
255.255.248.0
255.255.240.0
255.255.224.0
255.255.192.0
255.255.128.0
255.255.0.0
255.254.0.0
255.252.0.0
255.248.0.0
255.240.0.0
255.224.0.0
255.192.0.0
255.128.0.0
255.0.0.0
254.0.0.0
252.0.0.0
248.0.0.0
240.0.0.0
224.0.0.0
192.0.0.0
128.0.0.0
0.
/27
/26
/25
/24
/23
/22
/21
/20
/19
/18
/17
/16
/15
/14
/13
/12
/11
/10
/9
/8
/7
/6
/5
/4
/3
/2
/1
/0
32
64
128
256
C
512
1024
2048
4096
8192
16384
32768
65536
B
131072
262144
524288
1048576
2097152
4194304
8388608
16777216 A
33554432
67108864
134217728
268435456
536870912
1073741824
2147483648
4294967296
Como se ve en el ejemplo anterior, la fila binaria de la máscara de subred determina que todas las
direcciones IP de esa subred incluido el Gateway deben ser iguales hasta la línea y distintas despues de la
linea. La direccion IP completa se calcula realizando un AND lógico sólo con aquellos bits que indique la
máscara de subred (MS). El numero total de direcciones IP que tiene esa subred es inversamente
proporcional al numero de bits encendidos en la máscara de red. Esa subred suele llamarse LAN La
puerta de enlace puede ser cualquier dirección IP dentro de ese rango (subred) pero algunos adoptan la
norma de que cumplan el que (IP & MS)+1 = GW (gateway, puerta de enlace). Algunos controladores de
protocolo tcp/IP rechazan todos los paquetes que no cumplen esta norma. La puerta de enlace la utilizan
los protocolos de tcp/IP para enviar aquellos paquetes cuyo destino se encuentra fuera del rango de la
subred definida por la máscara de red (si el paquete va destinado a algún ordenador cuya dirección IP se
encuentre fuera del rango establecido por la máscara de red, utilizarán la puerta de enlace, que
generalmente es un router o enrutador que se encarga de enviarlos a otras redes .De esta manera se
optimiza el trabajo que realiza el PC. A veces llamamos o confundimos router (ruteador) con puerta de
enlace: La puerta de enlace es en definitiva la direccion IP del router. Direccion que ha de estar dentro de
la subred. La direccion IP del router se programa en el mismo router. La mayoría de los router vienen con
una dirección de fábrica, modificable a través de un puerto serie o por red mediante http, telnet u otros
protocolos. Esta dirección modificable es la puerta de enlace de la red. El router generalmente tiene dos
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direcciones IP, cada una en un rango distinto. Por ejemplo, una en el rango de una subred pequeña de 16
ordenadores y otra en otra subred más grande cuyo gateway o puerta de enlace nos da acceso a Internet.
Sólo se ven entre sí los equipos de cada subred o aquellos que tengan enrutadores y puertas de enlace bien
definidas para enviar paquetes y recibir respuestas. De este modo se forman y definen las rutas de
comunicacion entre ordenadores de distintas subredes. Los enrutadores además realizan varias funciones,
entre ellas la denominada NAT, que consiste en llevar la cuenta del origen de los paquetes para que
cuando lleguen las respuestas sean enviadas al ordenador que procede. Cuando un router comunica con
un ISP o proveedor de servicios de Internet generalmente se les asigna una dirección pública o externa, la
cual no es modificable sino asignada por la empresa suministradora (ISP) de ADSL/RDSI. En resumen, la
máscara lo que determina es qué paquetes que circulan por la LAN se aceptan por algún ordenador de la
LAN o y qué paquetes han de salir fuera de la LAN (por el router).
De esta manera, si se escribe en el navegador una dirección IP: 182.23.112.9, el equipo enviará la petición
web, ftp, etc) directamente a la direccion especificada por la puerta de enlace (es decir, el router) ningún
equipo de la subred (LAN) atenderá estos paquetes por no estar dentro de su subred (LAN).
En el ejemplo anterior, la máscara da 6 bits (los que quedan a 0, es decir, 64 posibilidades, no de 1 a 64
sino 64 posibilidades) para programar las direcciones IP y la puerta de enlace de la LAN, es decir, el
último byte para la dirección IP y la puerta de enlace, en nuestro ejemplo debería tomarse entre 10000000
y 10111111, es decir, entre 128 y 191. Lo normal es darle a la puerta de enlace (router) la dirección más
baja, indicando que es el primer equipo que se instala en la LAN.
Hay ciertos programas (p.e. Ethereal) que programan la tarjeta en un modo llamado 'promiscuo' en el que
se le dice a la tarjeta de red que no filtre los paquetes según la norma explicada, aceptando todos los
paquetes para poder hacer un análisis del tráfico que circula por la subred y puede ser escuchado por el
PC.
Las máscaras 255.0.0.0 (clase A), 255.255.0.0 (clase B) y 255.255.255.0 (clase C) suelen ser suficientes
para la mayoría de las redes privadas. Sin embargo, las redes más pequeñas que podemos formar con
estas máscaras son de 254 hosts y para el caso de direcciones públicas, su contratación tiene un coste alto.
Por esta razón suele ser habitual dividir las redes públicas de clase C en subredes más pequeñas. A
continuación se muestran las posibles divisiones de una red de clase C. La división de una red en subredes
se conoce como subnetting.
Clases de máscaras en subredes
Clase
A
B
C
D
E
Bits
0
10
110
1110
1111
IP Subred
0.0.0.0
128.0.0.0
192.0.0.0
224.0.0.0
240.0.0.0
IP Broadcast
127.255.255.255
191.255.255.255
223.255.255.255
239.255.255.255
255.255.255.254
Máscara en decimal
255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0
sin definir
sin definir
Página 35
CIDR
/8
/16
/24
sin definir
sin definir
MASCARA DE SUBRED DE TAMAÑO VARIABLE
Las máscaras de subred de tamaño variable (variable length subnet mask, VLSM) representan otra de
las tantas soluciones que se implementaron para el agotamiento de direcciones ip (1987) y otras como la
división en subredes (1985), el enrutamiento de interdominio CIDR (1993), NAT y las direcciones ip
privadas. Otra de las funciones de VLSM es descentralizar las redes y de esta forma conseguir redes mas
seguras y jerárquicas.
Ejemplo de desperdicio de direcciones 1
Si se utiliza una máscara de subred de tamaño fijo (la misma máscara de subred en todas las subredes),
todas las subredes van a tener el mismo tamaño. Por ejemplo, si la subred más grande necesita 200 hosts,
todas las subredes van a tener el mismo tamaño de 256 direcciones IP. (Nota: se ha redondeado hacia
arriba, hacia la siguiente potencia de 2.) Si a una subred que necesita 10 equipos, se asigna la misma
subred de 256 direcciones, las restantes 246 direcciones se desperdician. Incluso los enlaces seriales
(WAN), que sólo necesitan dos direcciones IP, requieren la misma subred, de 256 direcciones.
Planificación de subredes de tamaño variable 2
Recordemos que una subred es un conjunto de direcciones IP y con ella podemos hacer dos cosas: asignar
direcciones IP a los equipos o dividirlo nuevamente en subredes más pequeñas. En cada división, las
subredes primera y última no se usan (Actualmente la mayoría del hardware ya soporta el poder trabajar
con ambas, primera y última pero deberemos de comprobarlo antes de hacer uso de estas, estas tenían una
aplicación parecida al direccionamiento Ip donde la primera identificaba la red y la última es de
broadcast, en este caso la primera identificaba la subred y la última se aplicaba al broadcast de subred),
cabe aclarar que no se usan para asignar direcciones IP a los equipos pero si se pueden usar para dividirlas
en subredes más pequeñas.
El concepto básico de VLSM es muy simple: Se toma una red y se divide en subredes fijas, luego se toma
una de esas subredes y se vuelve a dividir tomando bits "prestados" de la porción de hosts, ajustándose a
la cantidad de hosts requeridos por cada segmento de nuestra red.
Por ejemplo, si tomamos la dirección de red 192.168.1.0/24 y la subdividimos usando una máscara /26
tendremos 4 subredes (192.168.1.0/26, 192.168.1.64/26, 192.168.1.128/26 y 192.168.1.192/26).
Supongamos que formamos un enlace serie entre dos routers y tomamos para ello una de nuestras
subredes (la 192.168.1.0/26): con esta máscara de subred sin aplicar vlsm estaríamos desperdiciando 60
direcciones utilizables (26 − 2 = 62, menos las 2 direcciones aplicadas a las interfaces de los routers nos
da 60 hosts).
Ahora, si aplicamos vlsm a la subred anterior (la 192.168.1.0/26) y tomamos "prestados" 4 bits de la
porción de host tendríamos otras 16 subredes /30 (192.168.1.0/30, 192.168.1.4/30, 192.168.1.8/30,
192.168.1.12/30, 192.168.1.16/30 y así sucesivamente hasta la 192.168.1.60/30) cada una con un total de
4 direcciones totales pero solamente dos direcciones utilizables y no se genera desperdicio. Finalmente
podemos tomar cualquiera de ellas, por ejemplo la 192.168.1.4/30 y aplicar las direcciones
192.168.1.5/30 y 192.168.1.6/30 a las interfaces de los routers.
Protocolos de enrutamiento 3
Deben enviar tanto la dirección de subred como la máscara de subred en las actualizaciones. Rip V2,
EIGRP
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Alternativas
Una alternativa, para ahorrar las escasas direcciones públicas, es utilizar direcciones privadas (RFC
1918), en combinación con traducción NAT, especialmente en las direcciones que no necesitan ser
accedidos desde fuera de la red interna.
También es posible, en algunos casos, que un enlace serial se "preste" la dirección IP de otro enlace
conectado al mismo router; sin embargo, esto implica la desventaja de que ya no se puede acceder
directamente a ese enlace, por ejemplo, mediante un ping.
La alternativas de VLSM son más propias para el tipo de enrutamiento, en cuestiones de IPv6 es
sumamente importante tener en cuenta las solicitudes dadas por el servidor para así poder crear el pool de
direcciones dadas por el router inalámbrico.
Los equipos antiguos operaban en half duplex (uno transmite y el otro recibe), los equipos actuales son
full duplex, ambos transmiten y reciben simultaneamente.
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VLANs
Una VLAN (acrónimo de virtual LAN, «red de área local virtual») es un método de crear redes
lógicamente independientes dentro de una misma red física. Varias VLANs pueden coexistir en un único
conmutador físico o en una única red física. Son útiles para reducir el tamaño del dominio de difusión y
ayudan en la administración de la red separando segmentos lógicos de una red de área local (como
departamentos de una empresa) que no deberían intercambiar datos usando la red local (aunque podrían
hacerlo a través de un enrutador o un conmutador de capa 3 y 4).
Una VLAN consiste en una red de ordenadores que se comportan como si estuviesen conectados al
mismo conmutador, aunque pueden estar en realidad conectados físicamente a diferentes segmentos de
una red de área local. Los administradores de red configuran las VLANs mediante software en lugar de
hardware, lo que las hace extremadamente flexibles. Una de las mayores ventajas de las VLANs surge
cuando se traslada físicamente algún ordenador a otra ubicación: puede permanecer en la misma VLAN
sin necesidad de cambiar la configuración IP de la máquina.
Protocolos y diseño
El protocolo de etiquetado IEEE 802.1Q domina el mundo de las VLANs. Antes de su introducción
existían varios protocolos propietarios, como el ISL (Inter-Switch Link) de Cisco, una variante del IEEE
802.1Q, y el VLT (Virtual LAN Trunk) de 3Com.
Los primeros diseñadores de redes enfrentaron el problema del tamaño de los dominios de colision
(Hubs) esto se logró controlar a través de la introducción de los switch o conmutadores pero a su vez se
introdujo el problema del aumento del tamaño de los dominios de difusión y una de las formas más
eficientes para manejarlo fue la introducción de las VLANs. Las VLANs también pueden servir para
restringir el acceso a recursos de red con independencia de la topología física de ésta, si bien la robustez
de este método es discutible al ser el salto de VLAN (VLAN hopping) un método común de evitar tales
medidas de seguridad.
Las VLANs se caracterizan en el nivel 2 (enlace de datos) del modelo OSI. Sin embargo, los
administradores suelen configurar las VLAN como correspondencia directa de una red o subred IP, lo que
les da apariencia de funcionar en el nivel 3 (red).
En el contexto de las VLAN, el término trunk (troncal) designa una conexión de red que transporta
múltiples VLANs identificadas por etiquetas (o tags) insertadas en sus paquetes. Dichos trunks deben
operar entre tagged ports (‘puertos etiquetados’) de dispositivos con soporte de VLANs, por lo que a
menudo son enlaces conmutador a conmutador o conmutador a enrutador más que enlaces a nodos. (Para
mayor confusión, el término trunk también se usa para lo que Cisco denomina «canales»; véase agregado
de enlaces). Un enrutador (conmutador de nivel 3) funciona como «columna vertebral» para el tráfico de
red transmitido entre diferentes VLAN.
En los dispositivos Cisco, el protocolo VTP (VLAN Trunking Protocol) permite definir dominios de
VLAN, lo que facilita las tareas administrativas. VTP también permite «podar», lo que significa dirigir
tráfico VLAN específico solo a los conmutadores que tienen puertos en la VLAN destino.
Ejemplo de definición de VLAN
Imaginemos que en nuestra empresa tenemos una LAN corporativa con un rango de direcciones IP tipo
172.16.1.XXX/24. Se da el caso de que tenemos asignadas las casi 255 direcciones que como máximo
nos permite el mismo y además notamos cierta saturación en la red. Una fácil solución a este problema
sería crear unas cuantas VLAN por medio de un switch de nivel 2 o conmutador de nivel 3.
Podemos asignar una VLAN a cada departamento de la empresa, así también controlamos que cada uno
sea independiente (o no) del resto:
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VLAN1: Contabilidad. Direcciones 172.16.2.XXX/24
VLAN2: Compras. Direcciones 172.16.3.XXX/24
VLAN3: Distribución. Direcciones 172.16.4.XXX/24
etc.
De esta forma liberamos direcciones de nuestra red origen 172.16.1.XXX/24 pasándolas a las distintas
VLAN que hemos creado. Gracias al switch de nivel 3 podremos gestionar la visibilidad entre las
distintas VLAN y notaremos una mejora en el rendimiento de la red ya que las difusiones o broadcast de
cada VLAN sólo llegarán a los equipos conectados a la misma.
Gestión de la pertenencia a una VLAN
Las dos aproximaciones más habituales para la asignación de miembros de una VLAN son las siguientes:
VLAN estáticas y VLAN dinámicas.
Las VLAN estáticas también se denominan VLAN basadas en el puerto. Las asignaciones en una VLAN
estática se crean mediante la asignación de los puertos de un switch o conmutador a dicha VLAN. Cuando
un dispositivo entra en la red, automáticamente asume su pertenencia a la VLAN a la que ha sido
asignado el puerto. Si el usuario cambia de puerto de entrada y necesita acceder a la misma VLAN, el
administrador de la red debe cambiar manualmente la asignación a la VLAN del nuevo puerto de
conexión en el switch.
En las VLAN dinámicas, la asignación se realiza mediante paquetes de software tales como el
CiscoWorks 2000. Con el VMPS (acrónimo en inglés de VLAN Management Policy Server o Servidor de
Gestión de Directivas de la VLAN), el administrador de la red puede asignar los puertos que pertenecen a
una VLAN de manera automática basándose en información tal como la dirección MAC del dispositivo
que se conecta al puerto o el nombre de usuario utilizado para acceder al dispositivo. En este
procedimiento, el dispositivo que accede a la red, hace una consulta a la base de datos de miembros de la
VLAN. Se puede consultar el software FreeNAC para ver un ejemplo de implementación de un servidor
VMPS.
VLAN basadas en el puerto de conexión
Con las VLAN con pertenencia basada en el puerto de conexión del switch, el puerto asignado a la VLAN
es independiente del usuario o dispositivo conectado en el puerto. Esto significa que todos los usuarios
que se conectan al puerto serán miembros de la misma VLAN. Habitualmente es el administrador de la
red el que realiza las asignaciones a la VLAN. Después de que un puerto ha sido asignado a una VLAN, a
través de ese puerto no se puede enviar ni recibir datos desde dispositivos incluidos en otra VLAN sin la
intervención de algún dispositivo de capa 3.
El dispositivo que se conecta a un puerto, posiblemente no tenga conocimiento de la existencia de la
VLAN a la que pertenece dicho puerto. El dispositivo simplemente sabe que es miembro de una sub-red y
que puede ser capaz de hablar con otros miembros de la sub-red simplemente enviando información al
segmento cableado. El switch es responsable de identificar que la información viene de una VLAN
determinada y de asegurarse de que esa información llega a todos los demás miembros de la VLAN. El
switch también se asegura de que el resto de puertos que no están en dicha VLAN no reciben dicha
información.
Este planteamiento es sencillo, rápido y fácil de administrar, dado que no hay complejas tablas en las que
mirar para configurar la segmentación de la VLAN. Si la asociación de puerto a VLAN se hace con un
ASIC (acrónimo en inglés de Application-Specific Integrated Circuit o Circuito integrado para una
aplicación específica), el rendimiento es muy bueno. Un ASIC permite el mapeo de puerto a VLAN sea
hecho a nivel hardware.
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MPLS Multiprotocol Label Switching
MPLS (siglas de Multiprotocol Label Switching) es un mecanismo de transporte de datos estándar creado
por la IETF y definido en el RFC 3031. Opera entre la capa de enlace de datos y la capa de red del
modelo OSI. Fue diseñado para unificar el servicio de transporte de datos para las redes basadas en
circuitos y las basadas en paquetes. Puede ser utilizado para transportar diferentes tipos de tráfico,
incluyendo tráfico de voz y de paquetes IP.
MPLS (Conmutación Multi-Protocolo mediante Etiquetas)
circuitos virtuales en las redes IP, sobre las que introduce una serie de mejoras:
• Redes privadas virtuales.
• Ingeniería de tráfico.
• Mecanismos de protección frente a fallos.
Características básicas y funcionamiento
La tecnología MPLS ofrece un servicio orientado a conexión:
• Mantiene un «estado» de la comunicación entre dos nodos.
• Mantiene circuitos virtuales
Arquitectura MPLS
Elementos
• LER (Label Edge Router): elemento que inicia o termina el túnel (pone y quita cabeceras). Es
decir, el elemento de entrada/salida a la red MPLS. Un router de entrada se conoce como Ingress
Router y uno de salida como Egress Router. Ambos se suelen denominar Edge Label Switch
Router ya que se encuentran en los extremos de la red MPLS.
• LSR (Label Switching Router): elemento que conmuta etiquetas.
• LSP (Label Switched Path): nombre genérico de un camino MPLS (para cierto tráfico o FEC), es
decir, del túnel MPLS establecido entre los extremos. A tener en cuenta que un LSP es
unidireccional.
• LDP (Label Distribution Protocol): un protocolo para la distribución de etiquetas MPLS entre
los equipos de la red.
• FEC (Forwarding Equivalence Class): nombre que se le da al tráfico que se encamina bajo una
etiqueta. Subconjunto de paquetes tratados del mismo modo por el conmutador.
Cabecera MPLS
Donde:
• Label (20 bits): Es la identificación de la etiqueta.
• Exp (3 bits): Llamado también bits experimentales, también aparece como QoS en otros textos,
afecta al encolado y descarte de paquetes.
• S (1 bit): Del inglés stack, sirve para el apilado jerárquico de etiquetas. Cuando S=0 indica que
Página 40
hay mas etiquetas añadidas al paquete. Cuando S=1 estamos en el fondo de la jerarquía.
• TTL (8 bits): Time-to-Live, misma funcionalidad que en IP, se decrementa en cada enrutador y al
llegar al valor de 0, el paquete es descartado. Generalmente sustituye el campo TTL de la cabecera
IP.
Pila de Etiquetas MPLS
MPLS funciona anexando un encabezado a cada paquete. Dicho encabezado contiene una o más
"etiquetas", y al conjunto de etiquetas se le llama pila o "stack". Cada etiqueta consiste en cuatro campos:
•
•
•
•
Valor de la etiqueta de 20 bits.
Prioridad de Calidad de Servicio (QoS) de 3 bits. También llamados bits experimentales.
Bandera de "fondo" de la pila de 1 bit.
Tiempo de Vida (TTL) de 8 bits.
Estos paquetes MPLS son enviados después de una búsqueda por etiquetas en vez de una búsqueda dentro
de una tabla IP. De esta manera, cuando MPLS fue concebido, la búsqueda de etiquetas y el envío por
etiquetas eran más rápido que una búsqueda RIB ( Base de información de Ruteo), porque las búsquedas
eran realizadas en el switch fabric y no en la CPU.
Creación de la Red
Los puntos de entrada en la red MPLS son llamados Enrutadores de Etiqueta de borde (LER), es decir
enrutadores que son interfaces entre la red MPLS y otras redes. Los enrutadores que efectúan la
conmutación basados únicamente en etiquetas se llaman Enrutadores Conmutadores de Etiqueta (LSR).
Cabe notar que un LER es simplemente un LSR que cuenta con la habilidad de rutear paquetes en redes
externas a MPLS.
Las etiquetas son distribuidas usando el Protocolo de Distribución de Etiquetas (LDP). Es precisamente
mediante el protocolo LDP que los enrutadores de etiquetas intercambian información acerca de la
posibilidad de alcanzar otros enrutadores, y las etiquetas que son necesarias para ello. También es posible
hacer la distribución de etiquetas usando el protocolo RSVP-TE.
El operador de una red MPLS puede establecer Caminos Conmutados mediante Etiquetas (LSP), es decir,
el operador establece caminos para transportar Redes Privadas Virtuales de tipo IP (IP VPN), pero estos
caminos pueden tener otros usos. En muchos aspectos las redes MPLS se parecen a las redes ATM y FR,
con la diferencia de que la red MPLS es independiente del transporte en capa 2 (en el modelo OSI).
En el contexto de las Redes Privadas Virtuales, los enrutadores que funcionan como ingreso o regreso a la
red son frecuentemente llamados enrutadores a la Orilla del Proveedor (enrutadores PE), los dispositivos
que sirven solo de tránsito son llamados similarmente enrutadores de Proveedor (enrutadores P). Véase el
RFC2547.
En MPLS el camino que se sigue está prefijado desde el origen (se conocen todos los saltos de
antemano): se pueden utilizar etiquetas para identificar cada comunicación y en cada salto se puede
cambiar de etiqueta (mismo principio de funcionamiento que VPI/VCI en ATM, o que DLCI en Frame
Relay).
• Paquetes destinados a diferentes IPs pueden usar el mismo camino LSP (pertenecer al mismo
FEC).
• Las etiquetas con el mismo destino y tratamiento se agrupan en una misma etiqueta: los nodos
mantienen mucha menos información de estado que por ejemplo ATM. Las etiquetas se pueden
apilar, de modo que se puede encaminar de manera jerárquica.
Página 41
Paso de un paquete por la red
Cuando un paquete no etiquetado entra a un enrutador de ingreso y necesita utilizar un túnel MPLS, el
enrutador primero determinará la Clase Equivalente de Envío (FEC), luego inserta una o más etiquetas en
el encabezado MPLS recién creado. Acto seguido el paquete salta al enrutador siguiente según lo indica el
túnel.
Cuando un paquete etiquetado es recibido por un enrutador MPLS, la etiqueta que se encuentra en el tope
de la pila será examinada. Basado en el contenido de la etiqueta el enrutador efectuará una operación
apilar (PUSH), desapilar (POP) o intercambiar (SWAP).
• En una operación SWAP la etiqueta es cambiada por otra y el paquete es enviado en el camino
asociado a esta nueva etiqueta.
• En una operación PUSH una nueva etiqueta es empujada encima de otra (si existe). Si en efecto
había otra etiqueta antes de efectuar esta operación, la nueva etiqueta «encapsula» la anterior.
• En una operación POP la etiqueta es retirada del paquete lo cual puede revelar una etiqueta interior
(si existe). A este proceso se lo llama «desencapsulado» y es usualmente efectuada por el
enrutador de egreso con la excepción de PHP.
Durante estas operaciones el contenido del paquete por debajo de la etiqueta MPLS no es examinado, de
hecho los enrutadores de tránsito usualmente no necesitan examinar ninguna información por debajo de la
mencionada etiqueta. El paquete es enviado basándose en el contenido de su etiqueta, lo cual permite
«rutado independiente del protocolo».
En el enrutador de egreso donde la última etiqueta es retirada, sólo queda la «carga transportada», que
puede ser un paquete IP o cualquier otro protocolo. Por tanto, el enrutador de egreso debe forzosamente
tener información de ruteo para dicho paquete debido a que la información para el envío de la carga no se
encuentra en la tabla de etiquetas MPLS.
En algunas aplicaciones es posible que el paquete presentado al LER ya contenga una etiqueta MPLS, en
cuyo caso simplemente se anexará otra etiqueta encima. Un aspecto relacionado que resulta importante es
PHP.
En ciertos casos, es posible que la última etiqueta sea retirada en el penúltimo salto (anterior al último
enrutador que pertenece a la red MPLS); este procedimiento es llamado «remoción en el penúltimo salto»
(PHP). Esto es útil, por ejemplo, cuando la red MPLS transporta mucho tráfico. En estas condiciones los
penúltimos nodos auxiliarán al último en el procesamiento de la última etiqueta de manera que este no se
vea excesivamente forzado al cumplir con sus tareas de procesamiento.
Información adicional
• En Uruguay ANTEL la empresa nacional de telecomunicaciones, que es dominante en el mercado
del país, tiene su red de transporte MPLS desplegada a nivel nacional. http://www.antel.com.uy
• BT Global Services cuenta con la red MPLS más grande del mundo con presencia en 173 países y
más de 1250 nodos. A su vez, desde el 2003 ofrece más clases de servicio que ningún otro: 6 CoS
en DSCP.
• Como ejemplo, Telefónica de España utiliza MPLS en su red de transporte RIMA para el servicio
de NetLAN.
• IPorium Networks, es un ISP español independiente. Orientado única y exclusivamente a
empresas. Tiene un backbone basado en IP/MPLS para provisionar servicios de conectividad y
VPN, totalmente garantizados y con backups de nueva generación.
• Jazztel Empresas ofrece su servicio I2P (VPN IP) mediante MPLS.
• Americatel Perú utiliza MPLS en su red de transporte para dar distintas soluciones.
• Entel Chile utiliza MPLS para clientes importantes
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• Telconet S.A. Ecuador utiliza MPLS en su CORE para transporte de Datos e Internet
• Claro - Conecel Ecuador actualmente también utiliza MPLS en su CORE para transmisión de
Datos e Internet. Info CLS
• Telefónica de Pereira utiliza MPLS en su CORE para transporte de Datos e Internet
• Telecom Argentina S.A. utiliza MPLS en vínculos de datos, voz e Internet
• Une Telecomunicaciones cuenta con una red MPLS propia
• La Empresa de Teléfonos de Bogotá (ETB)utiliza MPLS en su CORE para transporte de Datos e
Internet
• La empresa Telecominicaciones Movilnet de Venezuela utiliza MPLS en su CORE para transporte
de Datos e Internet
• Telmex a nivel internacional desde 1996 estandariza sus redes utilizando redes MPLS
• ONO España Utiliza MPLS para enlaces de clientes importantes
• Gtd Teleductos en Chile tiene basada su red en MPLS con capacidad para dar servicios VPLS.
• Existe un buen simulador en Español e Inglés para redes MPLS, escrito en java llamado
OpenSimMPLS. Se puede descargar de la Página del proyecto.
• También podemos encontrar asociaciones dedicadas al estudio y búsqueda sobre MPLS y VPLS
(Link en Inglés) http://www.mplsrc.com
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