VI. Protocolos de Estado de Enlace

PROTOCOLOS DE ESTADO DE ENLACE

PROTOCOLOS DE ESTADO DE ENLACEUNIDAD VIProtocolos de enrutamiento de estado de enlaceA los protocolos de enrutamiento de estado de enlace tambin se los conoce como protocolos de shortest path first y se desarrollan en torno del algoritmo shortest path first (SPF) de Edsger Dijkstra.

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace IP se muestran en la figura:

Open Shortest Path First (OSPF)Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)

Al algoritmo de Dijkstra se lo llama comnmente algoritmo shortest path first (SPF). Este algoritmo acumula costos a lo largo de cada ruta, desde el origen hasta el destino. Si bien al algoritmo de Dijkstra se conoce como el algoritmo shortest path first, ste es de hecho el objetivo de cada algoritmo de enrutamiento.

Introduccin al algoritmo SPF

En la figura, cada ruta se rotula con un valor arbitrario para el costo. El costo de la ruta ms corta para que R2 enve paquetes a la LAN conectada a R3 es 27. Observe que este costo no es 27 para que todos los routers alcancen la LAN conectada a R3. Cada router determina su propio costo hacia cada destino en la topologa. En otros trminos, cada router calcula el algoritmo SPF y determina el costo desde su propia perspectiva.

Introduccin al algoritmo SPFIntroduccin al algoritmo SPF

Proceso de enrutamiento de estado de enlace

Todos los routers de nuestra topologa completarn el siguiente proceso genrico de enrutamiento de estado de enlace para alcanzar un estado de convergencia:Enrutamiento de estado de enlace1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamenteCuando configura y activa correctamente las interfaces, el router aprende sobre sus propias redes conectadas directamente. Independientemente de los protocolos de enrutamiento utilizados, dichas redes conectadas directamente ahora forman parte de la tabla de enrutamiento. A los fines de nuestro anlisis, nos concentraremos en el proceso de enrutamiento de estado de enlace desde la perspectiva de R1.

Enlace

Con los protocolos de enrutamiento de estado de enlace, un enlace es una interfaz en un router. Como ocurre con los protocolos por vector de distancia y las rutas estticas, la interfaz debe configurarse adecuadamente con una direccin IP y una mscara de subred, y el enlace debe encontrarse en estado activo antes de que el protocolo de enrutamiento de estado de enlace pueda aprender acerca de un enlace.

Enrutamiento de estado de enlace1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamenteLa figura muestra a R1 conectado a cuatro redes conectadas directamente: La interfaz FastEthernet 0/0 se encuentra en la red 10.1.0.0/16La red Serial 0/0/0 se encuentra en la red 10.2.0.0/16La red Serial 0/0/1 se encuentra en la red 10.3.0.0/16La red Serial 0/0/2 se encuentra en la red 10.4.0.0/16Estado de enlace

La informacin sobre el estado de aquellos enlaces se conoce como estados de enlace. Como podr ver en la figura, esta informacin incluye:

La direccin IP de la interfaz y la mscara de subred.El tipo de red, como Ethernet (broadcast) o enlace serial punto a punto.El costo de dicho enlace.Cualquier router vecino en dicho enlace.

Enrutamiento de estado de enlace1.- Conocimiento sobre redes conectadas directamenteEl segundo paso en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente:

Cada router es responsable de reunirse con sus vecinos en redes conectadas directamente.

Los routers con protocolos de enrutamiento de estado de enlace utilizan un protocolo de saludo para descubrir cualquier vecino en sus enlaces. Un vecino es cualquier otro router habilitado con el mismo protocolo de enrutamiento de estado de enlace. Enrutamiento de estado de enlace2.- Envo de paquetes de saludo a los vecinos

Nos encontramos ahora en el tercer paso del proceso del enrutamiento de estado de enlace:

Cada router crea un paquete de estado de enlace (LSP) que incluye el estado de cada enlace conectado directamente.

Enrutamiento de estado de enlace3.- Construccin del paquete de estado de enlace

Una vez que un router establece sus adyacencias, puede crear sus propios paquetes de estado de enlace (LSP), los cuales incluyen la informacin de estado de enlace de sus enlaces. Una versin simplificada de los LSP de R1 es:

1. R1; Ethernet network 10.1.0.0/16; Cost 2

2. R1 -> R2; Serial point-to-point network; 10.2.0.0/16; Cost 20



Enrutamiento de estado de enlace3.- Construccin del paquete de estado de enlaceEl cuarto paso en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente:

Cada router inunda el LSP a todos los vecinos, que luego almacenan todos los LSP recibidos en una base de datos.

Siempre que un router recibe un LSP de un router vecino, enva de inmediato dicho LSP a todas las dems interfaces, excepto la interfaz que recibi el LSP. Este proceso crea un efecto de saturacin de los LSP desde todos los routers a travs del rea de enrutamiento. Enrutamiento de estado de enlace4.- Saturacin del paquete de estado de enlace a los vecinos

El paso final en el proceso de enrutamiento de estado de enlace consiste en lo siguiente:

Cada router utiliza la base de datos para construir una mapa completo de la topologa y calcule el mejor camino para cada red de destino.

Despus de que cada router haya propagado sus propios LSP con el proceso de saturacin de estado de enlace, cada router tendr luego un LSP proveniente de cada router de estado de enlace en el rea de enrutamiento. Dichos LSP se almacenan en la base de datos de estado de enlace.Enrutamiento de estado de enlace5.- Construccin de una base de datos de estado de enlace

Cada router en el rea de enrutamiento puede ahora usar el algoritmo SPF para construir los rboles SPF que vio anteriormente. Observemos la base de datos de estado de enlace para R1, as como el rbol SPF que se obtiene del clculo del algoritmo SPF.

Enrutamiento de estado de enlace5.- Construccin de una base de datos de estado de enlace

Con una base de datos de estado de enlace completa, R1 ahora puede utilizar la base de datos y el algoritmo shortest path first (SPF) para calcular la ruta preferida o la ruta ms corta para cada red. En la figura, observe que R1 no utiliza la ruta entre s mismo y R4 para alcanzar cualquier LAN en la topologa, incluida la LAN conectada a R4. La ruta a travs de R3 tiene un costo inferior. Asimismo, R1 no utiliza la ruta entre R2 y R5 para llegar a R5. La ruta a travs de R3 tiene un costo inferior. Cada router en la topologa determina la ruta ms corta desde su propia perspectiva.

Enrutamiento de estado de enlace5.- Construccin de una base de datos de estado de enlaceExaminemos con mayor detalle la manera en que R1 construye su rbol SPF. La topologa actual de R1 slo incluye a sus vecinos. Sin embargo, al utilizar la informacin de estado de enlace proveniente de todos los dems routers, R1 puede ahora comenzar a construir un rbol SPF ubicndose en la raz de ste.Enrutamiento de estado de enlaceConstruccin del rbol SPF

Enrutamiento de estado de enlaceConstruccin del rbol SPF



Enrutamiento de estado de enlaceConstruccin del rbol SPFEl algoritmo SPF real determina la ruta ms corta al construir el rbol SPF. Hemos hecho esto en dos pasos para simplificar la comprensin del algoritmo.

La figura muestra el rbol SPF para R1. Al utilizar este rbol, los resultados del algoritmo SPF indican la ruta ms corta hacia cada red.

Enrutamiento de estado de enlace Determinacin de la ruta ms cortaAl utilizar la informacin de la ruta ms corta determinada por el algoritmo SPF, dichas rutas ahora pueden agregarse a la tabla de enrutamiento.

Enrutamiento de estado de enlace Generacin de una tabla de enrutamiento desde el rbol SPFRequerimientos de memoria

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace normalmente requieren ms memoria, ms procesamiento de CPU y, en ocasiones, un mayor ancho de banda que los protocolos de enrutamiento por vector de distancia. Los requerimientos de memoria responden a la utilizacin de bases de datos de estado de enlace y la creacin del rbol SPF.

Requerimientos de procesamiento

Los protocolos de estado de enlace tambin pueden requerir un mayor procesamiento de CPU que los protocolos de enrutamiento por vector de distancia. El algoritmo SPF requiere un mayor tiempo de CPU que los algoritmos de vector de distancia, como Bellman-Ford, ya que los protocolos de estado de enlace crean un mapa completo de la topologa.

Requerimientos de ancho de banda

La saturacin de paquetes de estado de enlace puede ejercer un impacto negativo en el ancho de banda disponible en una red. Si bien esto slo debera ocurrir durante la puesta en marcha inicial de los routers, tambin podra ser un problema en redes inestables.Enrutamiento de estado de enlace Requerimientos de un protocolo de enrutamiento de estado de enlaceOSPFOSPF fue diseado por el grupo de trabajo de OSPF: IETF (Grupo de trabajo de ingeniera de Internet), que an hoy existe. El desarrollo de OSPF comenz en 1987 y actualmente hay dos versiones en uso:

OSPFv2: OSPF para redes IPv4 (RFC 1247 y RFC 2328)OSPFv3: OSPF para redes IPv6 (RFC 2740)

OSPF - IntroduccinOSPF es un protocolo de enrutamiento sin clase que utiliza el concepto de reas para realizar la escalabilidad. El IOS de Cisco utiliza el ancho de banda como la mtrica de costo de OSPF.

Tipos de paquetes OSPFEn el captulo anterior, presentamos Paquetes de estado de enlace (LSP). La figura muestra los cinco tipos diferentes de LSP de OSPF. Cada paquete cumple una funcin especfica en el proceso de enrutamiento de OSPF:

Protocolo de saludoAntes de que un router OSPF pueda saturar a otros routers con sus estados de enlace, primero debe determinar si existe algn otro vecino OSPF en alguno de sus enlaces. En la figura, los routers OSPF envan paquetes de saludo a todas las interfaces habilitadas con OSPF para determinar si hay vecinos en dichos enlaces. La informacin en el saludo de OSPF incluye la ID del router OSPF del router que enva el paquete de saludo.

Intervalos muerto y de saludo de OSPFAntes de que dos routers puedan formar una adyacencia de vecinos OSPF, stos deben estar de acuerdo con respecto a tres valores: Intervalo de saludo, intervalo muerto y tipo de red. El intervalo de saludo de OSPF indica la frecuencia con que un router OSPF transmite sus paquetes de saludo. De manera predeterminada, los paquetes de saludo OSPF se envan cada 10 segundos en segmentos multiacceso y punto a punto.

En la mayora de los casos, los paquetes de saludo OSPF se envan como multicast a una direccin reservada para ALLSPFRouters en 224.0.0.5El intervalo muerto es el perodo, expresado en segundos, que el router esperar para recibir un paquete de saludo antes de declarar al vecino "desactivado". Cisco utiliza en forma predeterminada cuatro veces el intervalo de Hello. En el caso de los segmentos multiacceso y punto a punto, dicho perodo es de 40 segundos.Intervalos muerto y de saludo de OSPF

Distancia administrativaLa distancia administrativa (AD) es la confiabilidad (o preferencia) del origen de la ruta. OSPF tiene una distancia administrativa predeterminada de 110. Como puede ver en la figura, al compararlo con otros protocolos de gateway interiores (IGP), se prefiere a OSPF con respecto a IS-IS y RIP.

AutenticacinAl igual que otros protocolos de enrutamiento, OSPF puede configurarse para autenticacin.

Es aconsejable autenticar la informacin de enrutamiento transmitida. RIPv2, EIGRP, OSPF, IS-IS y BGP pueden configurarse para encriptar y autenticar su informacin de enrutamiento. Esto garantiza que los routers slo aceptarn informacin de enrutamiento de otros routers que estn configurados con la misma contrasea o informacin de autenticacin.

TopologaLa figura muestra la topologa para este captulo. Observe que el esquema de direccionamiento no es contiguo. OSPF es un protocolo de enrutamiento sin clase. Por lo tanto, configuraremos la mscara como parte de nuestra configuracin OSPF. Como sabe, al hacerlo se solucionar el problema del direccionamiento no contiguo. Tambin observe que en esta topologa hay tres enlaces seriales de varios anchos de banda y cada router tiene mltiples rutas para cada red remota.

Direccionamiento

Configuracin inicial de R1

Configuracin inicial de R2

Configuracin inicial de R3Comando router ospfOSPF se habilita con el comando de configuracin global router ospf process-id. El comando process-id es un nmero entre 1 y 65535 elegido por el administrador de red. El comando process-id es significativo a nivel local, lo que implica que no necesita coincidir con otros routers OSPF para establecer adyacencias con dichos vecinos.

Comando networkEl comando network utilizado con OSPF tiene la misma funcin que cuando se utiliza con otros protocolos de enrutamiento IGP:

Cualquier interfaz en un router que coincida con la direccin de red en el comando network estar habilitada para enviar y recibir paquetes OSPF.Esta red (o subred) estar incluida en las actualizaciones de enrutamiento OSPF.

El comando network se utiliza en el modo de configuracin de router.

Router(config-router)#network network-address wildcard-mask area area-idEl comando network de OSPF utiliza una combinacin de network-address y wildcard-mask similar a la que puede utilizar EIGRP. Sin embargo, a diferencia de EIGRP, OSPF requiere la mscara wildcard. La direccin de red junto con la mscara wildcard se utiliza para especificar la interfaz o rango de interfaces que se habilitarn para OSPF con el comando network. Comando network

Comando network

ID del router OSPFLa ID del router OSPF se utiliza para identificar en forma exclusiva cada router en el dominio de enrutamiento OSPF. La ID de un router es simplemente una direccin IP.

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