Capítulo 14: Routing dinámico

Las redes de datos que usamos en nuestra vida cotidiana para aprender, jugar y trabajar varían desde pequeñas redes locales hasta grandes internetworks globales. En el hogar, un usuario puede tener un router y dos o más computadoras. En el trabajo, una organización probablemente tenga varios routers y switches para atender las necesidades de comunicación de datos de cientos o hasta miles de computadoras.

Los routers reenvían paquetes mediante el uso de la información de la tabla de routing. Los routers pueden descubrir las rutas hacia las redes remotas de dos maneras: de forma estática y de forma dinámica.

En una red grande con muchas redes y subredes, la configuración y el mantenimiento de rutas estáticas entre dichas redes conllevan una sobrecarga administrativa y operativa. Esta sobrecarga administrativa es especialmente tediosa cuando se producen cambios en la red, como un enlace fuera de servicio o la implementación de una nueva subred. Implementar protocolos de routing dinámico puede aliviar la carga de las tareas de configuración y de mantenimiento, además de proporcionar escalabilidad a la red.

En este capítulo, se presentan los protocolos de routing dinámico, Compara el uso del enrutamiento estático y dinámico. Luego se analiza la implementación de routing dinámico mediante la versión 1 del Protocolo de información de routing (RIPv1) y la versión 2 (RIPv2). El capítulo concluye con un análisis en profundidad de la tabla de routing.

Evolución del protocolo de routing dinámico

Los protocolos de routing dinámico se utilizan en el ámbito de las redes desde finales de la década de los ochenta. Uno de los primeros protocolos de routing fue el RIP. RIPv1 se lanzó en 1988, pero ya en 1969 se utilizaban algunos de los algoritmos básicos en dicho protocolo en la Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET).

A medida que las redes evolucionaron y se volvieron más complejas, surgieron nuevos protocolos de routing. El protocolo RIP se actualizó a RIPv2 para hacer lugar al crecimiento en el entorno de red. Sin embargo, RIPv2 aún no se escala a las implementaciones de red de mayor tamaño de la actualidad. Con el objetivo de satisfacer las necesidades de las redes más grandes, se desarrollaron dos protocolos de routing: el protocolo OSPF (abrir primero la ruta más corta) y sistema intermedio a sistema intermedio (IS-IS). Cisco desarrolló el protocolo de routing de gateway interior (IGRP) e IGRP mejorado (EIGRP), que también tiene buena escalabilidad en implementaciones de redes más grandes.

Asimismo, surgió la necesidad de conectar distintas internetworks y proporcionar routing entre ellas. En la actualidad, se utiliza el protocolo de gateway fronterizo (BGP) entre proveedores de servicios de Internet (ISP). El protocolo BGP también se utiliza entre los ISP y sus clientes privados más grandes para intercambiar información de routing.

Con la llegada de numerosos dispositivos que usan IP para consumidores, el espacio de direccionamiento IPv4 quedó prácticamente agotado, por lo que surgió IPv6. A fin de admitir la comunicación basada en IPv6, se desarrollaron versiones más nuevas de los protocolos de routing IP,

Componentes del protocolo de routing dinámico

Los protocolos de routing se usan para facilitar el intercambio de información de routing entre los routers. Un protocolo de routing es un conjunto de procesos, algoritmos y mensajes que se usan para intercambiar información de routing y completar la tabla de routing con la elección de los mejores caminos que realiza el protocolo. El propósito de los protocolos de routing dinámico incluye lo siguiente:

Descubrir redes remotas

Mantener la información de routing actualizada

Escoger el mejor camino hacia las redes de destino

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

Los componentes principales de los protocolos de routing dinámico incluyen los siguientes:

Estructuras de datos: por lo general, los protocolos de routing utilizan tablas o bases de datos para sus operaciones. Esta información se guarda en la RAM.

Mensajes del protocolo de routing: los protocolos de routing usan varios tipos de mensajes para descubrir routers vecinos, intercambiar información de routing y realizar otras tareas para descubrir la red y conservar información precisa acerca de ella.

Algoritmo: un algoritmo es una lista finita de pasos que se usan para llevar a cabo una tarea. Los protocolos de routing usan algoritmos para facilitar información de routing y para determinar el mejor camino.

Estos protocolos permiten a los routers compartir información en forma dinámica sobre redes remotas y ofrecer esta información automáticamente en sus propias tablas de routing. En la figura haga clic en Reproducir para ver una animación sobre este proceso.

Los protocolos de routing determinan la mejor ruta hacia cada red y, a continuación, esa ruta se ofrece a la tabla de routing. La ruta se instalará en la tabla de routing si no hay otro origen de routing con una distancia administrativa menor. Por ejemplo, una ruta estática con una distancia administrativa de 1 tendrá prioridad sobre la misma red descubierta por un protocolo de routing dinámico. Uno de los beneficios principales de los protocolos de routing dinámico es que los routers intercambian información de routing cuando se produce un cambio en la topología. Este intercambio permite a los routers obtener automáticamente información sobre nuevas redes y también encontrar rutas alternativas cuando se produce una falla de enlace en la red actual.

Usos del routing estático

Antes de identificar los beneficios de los protocolos de routing dinámico, considere los motivos por los que los profesionales de red utilizan el routing estático. El routing dinámico definitivamente tiene varias ventajas sobre el routing estático, sin embargo, el routing estático todavía se utiliza en redes hoy en día. De hecho, las redes generalmente usan una combinación de routing estático y dinámico.

El routing estático tiene varios usos principales, entre ellos:

Facilita el mantenimiento de la tabla de routing en redes más pequeñas en las cuales no está previsto que crezcan significativamente.

Realiza routing desde y hacia una red de rutas internas, que es una red con una sola ruta predeterminada hacia fuera y sin conocimiento de redes remotas.

Permite acceder a una única ruta predeterminada (la cual se utiliza para representar una ruta hacia cualquier red que no tiene una coincidencia más específica con otra ruta en la tabla de routing).

En la ilustración, se proporciona una situación de ejemplo de routing estático.

Ventajas y desventajas del routing estático

En la tabla de la ilustración, se destacan las ventajas y las desventajas del routing estático. El routing estático es fácil de implementar en redes pequeñas. Las rutas estáticas permanecen sin alteraciones, lo que hace que sea relativamente fácil llevar a cabo la resolución de problemas. Las rutas estáticas no envían mensajes de actualización; por lo tanto, ocasionan muy poca sobrecarga.

Las desventajas del routing estático incluyen las siguientes:

No es fácil de implementar en redes grandes.

La administración de las configuraciones estáticas puede llevar mucho tiempo.

Si un enlace falla, una ruta estática no puede volver a enrutar el tráfico.

Usos de los protocolos de routing dinámico

Los protocolos de routing dinámico ayudan al administrador de red a administrar el proceso riguroso y lento de configuración y mantenimiento de rutas estáticas.

Imagine tener que mantener las configuraciones de routing estático para los siete routers en figura 1.

¿Qué sucedería si la empresa creciera y ahora tuviera cuatro regiones y 28 routers para administrar, como se muestra en la figura 2? ¿Qué sucede cuando un enlace deja de funcionar? ¿Cómo se asegura de que las rutas redundantes estén disponibles?

El routing dinámico es la mejor opción para redes grandes como la que se muestra.

Ventajas y desventajas del routing dinámico

En la tabla de la ilustración, se destacan las ventajas y las desventajas del routing dinámico. Los protocolos de routing dinámico funcionan bien en cualquier tipo de red conformada por varios routers. Son escalables y determinan automáticamente las mejores rutas si se produce un cambio en la topología. Si bien existen otros aspectos para tener en cuenta respecto de la configuración de los protocolos de routing dinámico, son más simples de configurar que el routing estático en redes grandes.

El routing dinámico presenta desventajas. Esta clase de routing requiere conocer comandos adicionales. Además, es menos seguro que el routing estático, porque las interfaces identificadas por el protocolo de routing envían actualizaciones de routing fuera de la red. Las rutas tomadas pueden variar entre paquetes. El algoritmo de routing utiliza CPU, RAM y ancho de banda de enlace adicionales.

Observe la forma en que el routing dinámico aborda las desventajas del routing estático.

Modo de configuración de RIP en el router

Si bien el protocolo RIP se utiliza con muy poca frecuencia en las redes modernas, es útil como base para comprender el routing de red básico. Esta sección se proporciona una breve descripción general de la forma en que se configuran los valores básicos de RIP y la manera en que se verifica RIPv2.

Consulte la topología de referencia en la figura 1 y la tabla de direccionamiento en la figura 2. En esta situación, todos los routers se configuraron con funciones de administración básicas, y todas las interfaces identificadas en la topología de referencia están configuradas y habilitadas. No hay rutas estáticas configuradas ni protocolos de routing habilitados, por lo que el acceso remoto de red es imposible en ese momento. RIPv1 se utiliza como protocolo de routing dinámico. Para habilitar RIP, utilice el comando router rip, como se muestra en la figura 3. Este comando no inicia en forma directa el proceso del RIP. En cambio, proporciona acceso al modo de configuración del router, donde se configuran los parámetros de routing RIP. Al habilitar RIP, la versión predeterminada es RIPv1.

Para deshabilitar y eliminar RIP, utilice el comando de configuración global no router rip. Este comando detiene el proceso RIP y elimina todas las configuraciones RIP existentes.

Anuncio de redes

Al ingresar en el modo de configuración de router RIP, el router recibe instrucciones para que ejecute RIPv1. Pero el router aún necesita conocer las interfaces locales que deberá utilizar para comunicarse con otros routers, así como las redes conectadas en forma local que deberá publicar a dichos routers.

Para habilitar el routing RIP para una red, utilice network dirección de red (comando del modo de configuración del router) Introduzca la dirección de red con clase para cada red conectada directamente. Este comando realiza lo siguiente:

Habilita el RIP en todas las interfaces que pertenecen a una red específica. Hace que las interfaces asociadas ahora envíen y reciban actualizaciones RIP.

Publica la red especificada en las actualizaciones de enrutamiento RIP enviadas a otros routers cada 30 segundos.

Nota: RIPv1 es un protocolo de routing con clase para IPv4. Por lo tanto, si se introduce una dirección de subred, el IOS la convierte automáticamente a la dirección de red con clase. Por ejemplo, si se introduce el comando network 192.168.1.32, se convertiría automáticamente a network 192.168.1.0 en el archivo de configuración en ejecución. El IOS no proporciona un mensaje de error, sino que corrige la entrada e introduce la dirección de red con clase.

Verificar el routing del RIP

El comando show ip protocols muestra los parámetros del protocolo de routing IPv4 configurados actualmente en el router.

1. El routing RIP está configurado y en ejecución en el router R1.

2. Los valores de diversos temporizadores; por ejemplo, el R1 envía la siguiente actualización de routing en 16 segundos.

3. La versión de RIP configurada actualmente es RIPv1.

4. El R1 realiza la sumarización en el límite de la red con clase.

5. El R1 anuncia las redes con clase. Estas son las redes que el R1 incluye en sus actualizaciones RIP.

6. Los vecinos RIP se indican mediante la inclusión de la dirección IP del siguiente salto, la AD asociada que el R2 utiliza para las actualizaciones enviadas por ese vecino y el momento en que dicho vecino recibió la última actualización.

Nota: este comando también resulta muy útil para verificar las operaciones de otros protocolos de routing (es decir, EIGRP y OSPF).

El comando show ip route muestra las rutas RIP instaladas en la tabla de routing.

Utilice el verificador de sintaxis de la figura 3 para verificar las rutas RIP y la configuración de RIP del R2 y del R3.

Habilitación y verificación de RIPv2

De manera predeterminada, cuando hay un proceso de RIP configurado en un router Cisco, este ejecuta RIPv1, Sin embargo, a pesar de que el router sólo envía mensajes de RIPv1, puede interpretar los mensajes de RIPv1 y RIPv2. Los routers RIPv1 simplemente ignoran los campos de RIPv2 en la entrada de ruta.

Utilice el comando del modo de configuración del router version 2 para habilitar RIPv2, Observe la forma en que el comando show ip protocols verifica que el R2 ahora está configurado para enviar y recibir solamente mensajes de versión 2. El proceso de RIP ahora incluye la máscara de subred en todas las actualizaciones, lo que hace que RIPv2 sea un protocolo de routing sin clase.

Nota: Configurar version 1 habilita RIPv1 solamente, mientras que configurar no version revierte el router a la configuración predeterminada, mediante la cual se envían actualizaciones de la versión 1 pero se está a la escucha de actualizaciones de la versión 1 y la versión 2.

Esto se debe a que el R1 ahora está a la escucha de actualizaciones RIPv2 únicamente. El R2 y el R3 todavía envían actualizaciones RIPv1. Por lo tanto, se debe configurar el comando version 2 en todos los routers en el dominio de routing.

Deshabilite el resumen automático

Para modificar el comportamiento predeterminado de RIPv2 de sumarización automática, utilice el comando del modo de configuración del router no auto-summary, como se muestra en la figura 2. Este comando no tiene ningún efecto cuando se utiliza RIPv1. Cuando se deshabilita la sumarización automática, RIPv2 ya no resume las redes a su dirección con clase en routers fronterizos. RIPv2 ahora incluye todas las subredes y sus máscaras correspondientes en sus actualizaciones de routing. El comando show ip protocols ahora indica lo siguiente: automatic network summarization is not in effect (el resumen de red automático no está en vigencia).

Nota: se debe habilitar RIPv2 antes de deshabilitar la sumarización automática.

Configuración de interfaces pasivas

De manera predeterminada, las actualizaciones de RIP se reenvían por todas las interfaces con RIP habilitado. Sin embargo, las actualizaciones de RIP solo se deben enviar por interfaces conectadas a otros routers con RIP habilitado.

RIP envía actualizaciones por su interfaz G0/0, aunque no existe ningún dispositivo RIP en esa LAN. No hay manera de que el R1 tenga información acerca de esto y, como resultado, envía una actualización cada 30 segundos. El envío de actualizaciones innecesarias a una LAN impacta en la red de tres maneras:

Desperdicio de ancho de banda: se utiliza ancho de banda para transportar actualizaciones innecesarias. Dado que las actualizaciones de RIP se transmiten por difusión o multidifusión, los switches también reenvían las actualizaciones por todos los puertos.

Desperdicio de recursos: todos los dispositivos en la LAN deben procesar la actualización hasta las capas de transporte, punto en el cual los dispositivos descartan la actualización.

Riesgo de seguridad: el anuncio de actualizaciones en una red de difusión constituye un riesgo de seguridad. Las actualizaciones RIP pueden interceptarse con software analizador de protocolos. Las actualizaciones de enrutamiento se pueden modificar y enviar de regreso al router, y dañar la tabla de enrutamiento con métricas falsas que desorientan el tráfico.

Utilice el comando de configuración del router passive-interface para evitar que las actualizaciones de routing se transmitan a través de una interfaz del router y permitir que esa red se siga anunciando a otros routers. El comando detiene las actualizaciones de routing a través de la interfaz especificada. Sin embargo, la red a la que pertenece la interfaz especificada aún se anuncia en las actualizaciones de routing enviadas a otras interfaces.

No es necesario que el R1, el R2, y el R3 reenvíen actualizaciones RIP por sus interfaces LAN. Se identifica la interfaz G0/0 del R1 como pasiva. El comando show ip protocols se utiliza para verificar que la interfaz Gigabit Ethernet es pasiva. Observe que ya no se indica que la interfaz G0/0 envía o recibe actualizaciones de versión 2, sino que se encuentra en la sección Passive Interface(s) (Interfaces pasivas). Asimismo, observe que la red 192.168.1.0 aún se encuentra bajo Routing for Networks (Routing para redes), lo cual significa que esta red aún está incluida como una entrada de ruta en las actualizaciones RIP que se envían al R2.

Nota: todos los protocolos de routing admiten el comando passive-interface.

Utilice el verificador de sintaxis de la figura 3 para configurar la interfaz LAN como interfaz pasiva en el R2 y en el R3.

Como alternativa, todas las interfaces se pueden convertir en pasivas con el comando passive-interface default. Las interfaces que no deben ser pasivas se pueden volver a habilitar con el comando no passive-interface.

Propagar una ruta predeterminada

Se podrían configurar rutas estáticas predeterminadas similares en el R2 y en el R3, pero es mucho más escalable introducirla una vez en el router perimetral R1 y, a continuación, hacer que el R1 la propague al resto de los routers mediante RIP. Para proporcionarle conectividad a Internet a todas las demás redes del dominio de enrutamiento RIP, la ruta estática predeterminada debe publicarse a todos los demás routers que usan el protocolo de enrutamiento dinámico.

Para propagar una ruta predeterminada en RIP, el router perimetral debe estar configurado con lo siguiente:

Una ruta estática predeterminada, mediante el comando ip route 0.0.0.0 0.0.0.0.

El comando de configuración del router default-information originate. Esto le ordena al R1 que produzca información predeterminada mediante la propagación de la ruta estática predeterminada en actualizaciones RIP.

Entradas de la tabla de routing

La topología de referencia para esta sección. Observe lo siguiente en la topología:

El R1 es el router perimetral que se conecta a Internet; por lo tanto, propaga una ruta estática predeterminada a R2 y R3.

El R1, el R2 y el R3 contienen redes no contiguas separadas por otra red con clase.

El R3 también introduce una ruta de superred 192.168.0.0/16.

Nota: en los inicios, la jerarquía de la tabla de routing en el IOS de Cisco se implementó con el esquema de routing con clase. Si bien la tabla de routing incorpora el direccionamiento con clase y sin clase, la estructura general aún se construye en base a este esquema con clase.

Entradas conectadas directamente

Las entradas contienen la siguiente información:

Origen de la ruta: identifica el modo en que se descubrió la ruta. Las interfaces conectadas directamente tienen dos códigos de origen de ruta. C identifica una red conectada directamente. Las redes conectadas directamente se crean de forma automática cada vez que se configura una interfaz con una dirección IP y se activa. L identifica que la ruta es local. Las rutas locales se crean de forma automática cada vez que se configura una interfaz con una dirección IP y se activa.

Red de destino: la dirección de la red remota y la forma en que se conecta esa red

Interfaz de salida: identifica la interfaz de salida que se utiliza para reenviar paquetes a la red de destino.

Un router tiene, por lo general, varias interfaces configuradas. En la tabla de routing se almacena información acerca de las rutas conectadas directamente y de las rutas remotas. Tal como ocurre con las redes conectadas directamente, el origen de la ruta identifica cómo se descubrió la ruta. Por ejemplo, los códigos frecuentes para las redes remotas incluyen los siguientes:

S: indica que un administrador creó la ruta manualmente para llegar a una red específica. Esto se conoce como “ruta estática”.

D: indica que la ruta se descubrió de forma dinámica de otro router mediante el protocolo de routing EIGRP.

O: indica que la ruta se descubrió de forma dinámica de otro router mediante el protocolo de routing OSPF.

R: indica que la ruta se descubrió de forma dinámica de otro router mediante el protocolo de routing RIP.

Entradas de red remota

En la ilustración, se muestra una entrada de la tabla de routing IPv4 en el R1 para la ruta hacia la red remota 172.16.4.0 en el R3. La entrada indica la siguiente información:

Origen de la ruta: identifica el modo en que se descubrió la ruta.

Red de destino: identifica la dirección de la red remota.

Distancia administrativa (AD): identifica la confiabilidad del origen de la ruta. La AD para las rutas estáticas es 1 y la AD para las rutas conectadas es 0. Los protocolos de routing dinámico tienen una AD mayor que 1 según el protocolo.

Métrica: identifica el valor asignado para llegar a la red remota. Los valores más bajos indican las rutas preferidas. La métrica para rutas estáticas y conectadas es 0.

Siguiente salto: identifica la dirección IPv4 del router siguiente al que se debe reenviar el paquete.

Marca de hora de la ruta: identifica cuándo fue la última comunicación con la ruta.

Interfaz de salida: identifica la interfaz de salida que se debe utilizar para reenviar un paquete hacia el destino final.

Entradas de la tabla de routing IPv6

Los componentes de la tabla de routing IPv6 son muy similares a los de la tabla de routing IPv4. Por ejemplo, se completa con las interfaces conectadas directamente, con las rutas estáticas y con las rutas descubiertas de forma dinámica.

Dado que IPv6 fue diseñado como un protocolo sin clase, todas las rutas son en realidad rutas finales de nivel 1. No hay rutas principales de nivel 1 para rutas secundarias de nivel 2.

La topología que se muestra en la ilustración se utiliza como la topología de referencia para esta sección. Observe lo siguiente en la topología:

El R1, el R2 y el R3 están configurados en una topología de malla completa. Todos los routers tienen rutas redundantes hacia diversas redes.

El R2 es el router perimetral y se conecta con el ISP. Sin embargo, no se anuncia una ruta estática predeterminada.

Se configuró EIGRP para IPv6 en los tres routers.

Nota: Aunque EIGRP para IPv6 se utiliza para completar las tablas de routing, el funcionamiento y la configuración de EIGRP exceden el ámbito de este curso.

Entradas conectadas directamente

Si bien el resultado del comando se muestra de manera levemente distinta de como se muestra en la versión IPv4, aún contiene la información importante de la ruta.

Las tres entradas se agregaron cuando las interfaces se configuraron y activaron.

En las entradas de las rutas conectadas directamente se muestra la siguiente información:

Origen de la ruta: identifica el modo en que se descubrió la ruta. Las interfaces conectadas directamente tienen dos códigos de origen de ruta (“C” identifica una red conectada directamente, mientras que “L” identifica que esta es una ruta local).

Red conectada directamente: la dirección IPv6 de la red conectada directamente.

Distancia administrativa: identifica la confiabilidad del origen de la ruta. IPv6 utiliza las mismas distancias que IPv4. El valor 0 indica el mejor origen y el más confiable.

Métrica: identifica el valor asignado para llegar a la red remota. Los valores más bajos indican las rutas preferidas.

Interfaz de salida: identifica la interfaz de salida que se utiliza para reenviar paquetes a la red de destino.

Nota: los enlaces seriales tienen anchos de banda de referencia configurados para observar la forma en que las métricas de EIGRP seleccionan la mejor ruta. El ancho de banda de referencia no es una representación realista de las redes modernas. Se utiliza solamente para proporcionar una representación visual de la velocidad del enlace.

Entradas de redes IPv6 remotas

Las tres entradas se agregaron mediante EIGRP.

La entrada indica la siguiente información:

Origen de la ruta: identifica el modo en que se descubrió la ruta. Los códigos comunes incluyen O (OSPF), D (EIGRP), R (RIP) y S (ruta estática).

Red de destino: identifica la dirección de la red IPv6 remota.

Distancia administrativa: identifica cuán confiable es el origen de la ruta. IPv6 utiliza las mismas distancias que IPv4.

Métrica: identifica el valor asignado para llegar a la red remota. Los valores más bajos indican las rutas preferidas.

Siguiente salto: identifica la dirección IPv6 del router siguiente al que se debe reenviar el paquete.

Interfaz de salida: identifica la interfaz de salida que se debe utilizar para reenviar un paquete hacia el destino final.

Cuando un paquete IPv6 llega a una interfaz del router, el router analiza el encabezado de IPv6 e identifica la dirección IPv6 de destino. A continuación, el router continúa con el proceso de búsqueda del siguiente router.

El router examina las rutas de red de nivel 1 en busca de la mejor coincidencia con la dirección de destino del paquete IPv6. Al igual que en IPv4, la coincidencia más larga es la mejor coincidencia. Por ejemplo, si hay varias coincidencias en la tabla de routing, el router elige la ruta con la coincidencia más larga. La coincidencia se encuentra entre los bits del extremo izquierdo de la dirección IPv6 de destino del paquete y el prefijo IPv6 y la duración de prefijo en la tabla de routing IPv6.

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miércoles, 19 de diciembre de 2018