Introducción Al Enrutamiento Y Envió De Paquetes

Introducción al enrutamiento y envió de paquetes

Las redes de la actualidad tienen un impacto significativo en nuestras vidas, ya que cambian nuestra forma de vivir, trabajar y divertirnos. Las redes de computadoras (y en un contexto más amplio, Internet) permiten a las personas comunicarse, colaborar e interactuar de maneras totalmente novedosas. Utilizamos la red de distintas formas, entre ellas las aplicaciones Web, la telefonía IP, la videoconferencia, los juegos interactivos, el comercio electrónico, la educación y más.

En el centro de la red se encuentra el router. En pocas palabras, un router conecta una red con otra red. Por lo tanto, el router es responsable de la entrega de paquetes a través de diferentes redes. El destino de un paquete IP puede ser un servidor Web en otro país o un servidor de correo electrónico en la red de área local. Es responsabilidad de los routers entregar esos paquetes a su debido tiempo. La efectividad de las comunicaciones de internetwork depende, en gran medida, de la capacidad de los routers de enviar paquetes de la manera más eficiente posible.

En la actualidad, se están incorporando routers a los satélites en el espacio. Estos routers tendrán la capacidad de enrutar el tráfico IP entre los satélites del espacio de un modo muy similar al que se transportan los paquetes en la Tierra, reduciendo así los retardos y ofreciendo una mayor flexibilidad para el trabajo en red.

En la actualidad, se están incorporando routers a los satélites en el espacio. Estos routers tendrán la capacidad de enrutar el tráfico IP entre los satélites del espacio de un modo muy similar al que se transportan los paquetes en la Tierra, reduciendo así los retardos y ofreciendo una mayor flexibilidad para el trabajo en red.

Además del envío de paquetes, un router también proporciona otros servicios. Para satisfacer las demandas de las redes actuales, los routers también se utilizan para lo siguiente:

Aseguran la disponibilidad las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Para ayudar a garantizar la posibilidad de conexión de la red, los routers usan rutas alternativas en caso de que la ruta principal falle.

Proveen servicios integrados de datos, video y voz en redes conectadas por cable o inalámbricas. Los routers dan prioridad a los paquetes IP según la calidad de servicio (QoS) a fin de asegurar que el tráfico en tiempo real, como la voz, el video y los datos esenciales, no se descarten ni retarden.

Disminuye el impacto de gusanos, virus y otros ataques en la red al permitir o denegar el reenvío de paquetes.

Todos estos servicios se construyen en torno del router y de su responsabilidad principal de reenviar paquetes de una red a la siguiente. La comunicación entre los dispositivos de diferentes redes sólo se logra gracias a la capacidad del router de enrutar paquetes entre las redes. Este capítulo será una introducción al router, su función en las redes, sus principales componentes de hardware y software y el proceso de enrutamiento en sí.

Los routers son computadoras

Un router es una computadora, al igual que cualquier otra computadora; incluso una PC. El primer router, utilizado para la Red de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPANET), fue el Procesador de mensajes de interfaz (IMP). El IMP era una minicomputadora Honeywell 316; esta computadora dio origen a la ARPANET el 30 de agosto de 1969.

Configuración básica del router

Introducción de la tabla de enrutamiento

La función principal de un router es enviar un paquete hacia su red de destino, que es la dirección IP de destino del paquete. Para hacerlo, el router necesita buscar la información de enrutamiento almacenada en su tabla de enrutamiento.

Una tabla de enrutamiento es un archivo de datos en la RAM que se usa para almacenar la información de la ruta sobre redes remotas y conectadas directamente. La tabla de enrutamiento contiene asociaciones entre la red y el siguiente salto. Estas asociaciones le indican al router que un destino en particular se puede alcanzar mejor enviando el paquete hacia un router en particular, que representa el "siguiente salto" en el camino hacia el destino final. La asociación del siguiente salto también puede ser la interfaz de salida hacia el destino final.

La tabla de enrutamiento con sus redes conectadas directamente, las rutas estáticas y las rutas dinámicas se introducirán en las siguientes secciones y se analizarán con mayor profundidad aún a lo largo de este curso.

Las siguientes analogías pueden ayudar a aclarar el concepto de rutas conectadas, estáticas y dinámicas:

Rutas conectadas directamente: para visitar a un vecino, lo único que tiene que hacer es caminar por la calle donde vive. Esta ruta es similar a una ruta conectada directamente porque el "destino" está disponible directamente a través de su "interfaz conectada", la calle.

Rutas estáticas: un tren siempre usa las mismas vías en una ruta específica. Esta ruta es similar a una estática porque la ruta hacia el destino es siempre la misma.

Rutas dinámicas: al conducir un automóvil, usted puede elegir "dinámicamente" una ruta diferente según el tráfico, el clima y otras condiciones. Esta ruta es similar a una ruta dinámica porque puede elegir una nueva ruta en muchos puntos diferentes en su trayecto hacia el destino.

Enrutamiento estático

Una ruta estática incluye la dirección de red y la máscara de subred de la red remota, junto con la dirección IP del router del siguiente salto o la interfaz de salida. Las rutas estáticas se indican con el código S en la tabla de enrutamiento, como se muestra en la figura. Las rutas estáticas se examinan en detalle en el próximo capítulo.

Cuándo usar rutas estáticas

Las rutas estáticas deben usarse en los siguientes casos:

Una red está compuesta por unos pocos routers solamente. En tal caso, el uso de un protocolo de enrutamiento dinámico no representa ningún beneficio sustancial. Por el contrario, el enrutamiento dinámico agrega más sobrecarga administrativa.

Una red se conecta a Internet solamente a través de un único ISP. No es necesario usar un protocolo de enrutamiento dinámico a través de este enlace porque el ISP representa el único punto de salida hacia Internet.

Una red extensa está configurada con una topología hub-and-spoke. Una topología hub-and-spoke comprende una ubicación central (el hub) y múltiples ubicaciones de sucursales (spokes), donde cada spoke tiene solamente una conexión al hub. El uso del enrutamiento dinámico sería innecesario porque cada sucursal tiene una única ruta hacia un destino determinado, a través de la ubicación central.

Enrutamiento dinámico

Las redes remotas también pueden agregarse a la tabla de enrutamiento utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. En la figura, R1 ha aprendido automáticamente sobre la red 192.168.4.0/24 desde R2 a través del protocolo de enrutamiento dinámico, RIP (Routing Information Protocol). El RIP fue uno de los primeros protocolos de enrutamiento IP.

Mantenimiento de las tablas de enrutamiento

Después del descubrimiento inicial de la red, los protocolos de enrutamiento dinámico actualizan y mantienen las redes en sus tablas de enrutamiento. Los protocolos de enrutamiento dinámico no sólo deciden acerca de la mejor ruta hacia diferentes redes, también determinan la mejor ruta nueva si la ruta inicial se vuelve inutilizable (o si cambia la topología). Por estos motivos, los protocolos de enrutamiento dinámico representan una ventaja sobre las rutas estáticas. Los routers que usan protocolos de enrutamiento dinámico automáticamente comparten la información de enrutamiento con otros routers y compensan cualquier cambio de topología sin requerir la participación del administrador de red.

Principios de la tabla de enrutamiento

En algunas secciones de este curso haremos referencia a tres principios relacionados con las tablas de enrutamiento que lo ayudarán a comprender, configurar y solucionar problemas de enrutamiento. Estos principios se extraen del libro de Alex Zinin, Cisco IP Routing.

1. Cada router toma su decisión en forma independiente, según la información de su propia tabla de enrutamiento.

2. El hecho de que un router tenga cierta información en su tabla de enrutamiento no significa que los otros routers tengan la misma información.

3. La información de enrutamiento sobre una ruta desde una red a otra no suministra información de enrutamiento sobre la ruta inversa o de regreso.

Determinación de ruta

El envío de paquetes supone dos funciones:

• Función de determinación de ruta

• Función de conmutación

La función de determinación de ruta es el proceso según el cual el router determina qué ruta usar cuando envía un paquete. Para determinar la mejor ruta, el router busca en su tabla de enrutamiento una dirección de red que coincida con la dirección IP de destino del paquete.

El resultado de esta búsqueda es una de tres determinaciones de ruta:

Red conectada directamente: si la dirección IP de destino del paquete pertenece a un dispositivo en una red que está directamente conectado a una de las interfaces del router, ese paquete se envía directamente a ese dispositivo. Esto significa que la dirección IP de destino del paquete es una dirección host en la misma red que la interfaz de este router.

Red remota: si la dirección IP de destino del paquete pertenece a una red remota, entonces el paquete se envía a otro router. Las redes remotas sólo se pueden alcanzar mediante el envío de paquetes a otro router.

Sin determinación de ruta: si la dirección IP de destino del paquete no pertenece ya sea a una red conectada o remota, y si el router no tiene una ruta por defecto, entonces el paquete se descarta. El router envía un mensaje ICMP de destino inalcanzable a la dirección IP de origen del paquete.

Este capítulo fue una presentación del router. Los routers son computadoras e incluyen muchos de los componentes de hardware y software que se encuentran en una PC típica, como por ejemplo CPU, RAM, ROM y un sistema operativo.

El objetivo principal de un router es conectar múltiples redes y enviar paquetes desde una red a la siguiente. Esto significa que un router normalmente tiene múltiples interfaces. Cada interfaz es un miembro o host en una red IP diferente.

El router tiene una tabla de enrutamiento, que es una lista de redes conocidas por el router. La tabla de enrutamiento incluye direcciones de red para sus propias interfaces que son las redes conectadas directamente, además de direcciones de red para redes remotas. Una red remota es una red a la que se puede llegar únicamente mediante el envío del paquete a otro router.

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