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LABORATORIO DE PROGRAMACIÓN DE REDES Área de Ingeniería Telemática Características del enrutamiento dinámico en Internet Area de Ingeniería Telemática http://www.tlm.unavarra.es Laboratorio de Programación de Redes 3º Ingeniería Técnica en Informática de Gestión

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LABORATORIO DE PROGRAMACIÓN DE REDESÁrea de Ingeniería Telemática

Características del enrutamientodinámico en Internet

Area de Ingeniería Telemáticahttp://www.tlm.unavarra.es

Laboratorio de Programación de Redes3º Ingeniería Técnica en Informática de Gestión

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Objetivos• Conceptos básicos del enrutamiento

jerárquico en Internet

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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico

– IGPs– EGPs

• Estructura de Internet

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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico

– IGPs– EGPs

• Estructura de Internet

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Nivel de red• Objetivo:

– Llevar paquetes del origen al destino– Usar los enlaces de forma “eficiente”

• Direccionamiento:– Que permita identificar a los nodos– Tiene una estructura (no es plano)– Ésta reduce la información en los routers

• Enrutamiento– Elementos de encaminamiento deben “aprender” cómo

es la red– Deben cacular “buenos” caminos a los destinos– Esto se almacena en las “tablas de rutas”

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R5R1

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Red A

Red B

Red D

Red CR6

Routing• “Ruta” es un camino (path) ⇒ acíclico (…)• “Routing” = proceso de calcular los caminos que deben seguir los

paquetes• Se pueden calcular en función de:

– Flujo– Tipo de tráfico– (origen, destino)– Destino

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Red A

Red B

Red D

Red CR6

Conmutación• Reenviar los bits por el camino• Servicios posibles

– Circuitos (telefonía, longitud deonda)

– Paquetes• Circuitos virtuales (…)• Datagramas (…)

Cada paquete del mismo flujosigue la misma ruta

Cada paquete es conmutadoindependientemente

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Características de IP• Nivel de red• Servicio de datagramas, sin conexión• Routing en función de la dirección destino• No fiable• Best effort• Provee:

– Independencia de las tecnologías de cada red– Direccionamiento global– TOS– Fragmentación y reensamblado

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Otros aspectos• Direccionamiento

– Nivel 2: local, plano ⇒ no escalable– Nivel 3: según lugar, jerárquico ⇒ escalable– Direcciones temporales– Network Address Translation para reducir

direcciones• Routing basado en la dirección destino

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R3

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Red A

Red B

Red D

Red CR6

Routing en IP• Llevado a cabo por un proceso que

se ejecuta en cada router (cálculodistribuido) (…)

• Resultado: una “tabla de rutas” encada router (…)

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

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R5R1

R3

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Red A

Red B

Red D

Red CR6

Routing en IP• Llevado a cabo por un proceso que

se ejecuta en cada router (cálculodistribuido) (…)

• Resultado: una “tabla de rutas” encada router (…)

……

IP de if0 de R4Red D

IP de if0 de R4Red C

IP de if0 de R3Red B

IP de if1 de R1Red A

Next-hopDestino

if0

if0 if0

if0

if1

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if1

if1

if2if2if0

if1

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

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R5R1

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Red A

Red B

Red D

Red CR6

Forwarding en IP• Tarea de “reenviar” por el interfaz

adecuado el paquete recibido• En base a la tabla de rutas del router• La tabla indica cuál es el siguiente router

(next-hop) en el camino• El router tendrá conectividad a nivel 2

con él……

IP de if0 de R4Red D

IP de if0 de R4Red C

IP de if0 de R3Red B

IP de if1 de R1Red A

Next-hopDestino

if0

if0 if0

if0

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if1

if1

if2if2if0

if1

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

Routingprocess

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Principio de optimalidad• Si router J está en el camino óptimo

desde I a K entonces el camino óptimode J a K está en la misma ruta (…)

• Si existiera una ruta mejor de J a K sepodría concatenar con el de I a J

• El conjunto de rutas óptimas a undestino es un árbol = sink tree (…)

• Árbol ⇒ sin lazos (loops) IJK

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¿Camino óptimo?• Shortest path• ¿Cómo medirlo?

– Número de saltos– Distancia geográfica– Retardo

• Peso de cada vértice:– BW– Tráfico medio– Coste (€€)– Longitud media de cola– Combinación

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Construcción de las tablas de rutas

¿Estática o dinámica?Estática:• Configuración manual• Cambios lentosDinámica:• Mediante un protocolo de

enrutamiento– Escalabilidad– Adaptabilidad– Complejidad

¿Información global odescentralizada?

Global:• Todos los routers tienen

información completa de latopología y los costes de losenlaces

• Algoritmos “link state”Descentralizada:• El router conoce solo a sus

vecinos• Mediante un proceso iterativo

intercambia esa información consus vecinos

• Algoritmos “distance vector”

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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico

– IGPs– EGPs

• Estructura de Internet

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Enrutamiento jerárquicoEscala: con centenares de

millones de destinos• ¡No se pueden tener todos

los destinos en las tablas derutas!– Memoria– CPU– BW para informar de rutas

• Autonomía administrativa• Cada administrador de red

quiere controlar elenrutamiento dentro de sured

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Enrutamiento jerárquico• Agrupar routers en regiones:

“Autonomous Systems” (AS)• Routers de un AS un solo

administrador• Normalemente los routers en el

mismo AS emplean el mismoprotocolo de enturamiento– IGP = Interior Gateway Protocol– Routers en diferentes AS pueden

emplear diferente IGP– Interior oculto

• Comunicar información deenrutamiento entre los AS

– EGP = Exterior GatewayProtocol

– Entre los border routers orouters frontera de losAS

AS 1

AS 2

AS 3

Border router

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Enrutamiento jerárquicoBorder router• La tabla de rutas es

configurada por ambos• IGP: rutas a destinos

internos• EGP: rutas a destinos

externos

• IGP da las rutas internas• ¿Si hay más de un enlace al

exterior?– EGP debe informar de a

qué destinos se puedellegar por cada uno

AS 1

AS 2

AS 3

Border router

Tabla de rutas

IGP EGP

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Interior Gateway Protocols (IGP)Características:• Simples• Calculan caminos eficientes

respecto a una métrica• Recalculan rápidamente

ante cambios• No escalan bien para redes

grandes

AS 1

AS 2

AS 3

Los más comunes:• RIP: Routing Information Protocol• OSPF: Open Shortest Path First• EIGRP: Interior Gateway Routing

Protocol (propietario de Cisco)

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Exterior Gateway Protocols (EGP)Características:• Mejor escalabilidad• Habilidad para agregar

rutas• Habilidad para expresar

políticas• Mayor carga en el router

BGP (Border Gateway Protocol):• Estándar de facto

• Algoritmo path-vector : anuncia elcamino completo al destino (comouna secuencia de ASs)

• Los anuncios empleanconexiones TCP entre los routers

AS 1

AS 2

AS 3

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Contenido• Introducción• Enrutamiento jerárquico

– IGPs– EGPs

• Estructura de Internet

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Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Default-free zone

Estructura de Internet• Tier-1 ISPs o Internet backbone networks

– Grandes proveedores internacionales (AT&T, BBN, BT, Cable&Wireless,Sprint, UUNET, etc.)

– Conexión completamente mallada– No emplean “ruta por defecto”, tienen rutas a todas las redes (Junio04:

140.396 rutas)

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Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Default-free zone

Tier 2 ISPTier 2 ISP Tier 2 ISP

Tier 2 ISP

Estructura de Internet• Tier-2 ISPs

– Regionales o nacionales– Se conectan (peering agreement) a unos pocos tier-1 ISPs (ellos son los

clientes y el tier-1 el proveedor de tránsito)– Se pueden conectar a otros tier-2

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Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Default-free zone

Tier 2 ISPTier 2 ISP Tier 2 ISP

Tier 2 ISP

Tier 3 ISP

Tier 3 ISP Tier 3 ISP Tier 3 ISPTier 3 ISP

Tier 3 ISP

Estructura de Internet• Tier-3 ISPs

– ISPs locales de acceso– Se conectan a uno o más tier-2 y entre ellos

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Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Tier 1 ISP Tier 1 ISP

Default-free zone

Tier 2 ISPTier 2 ISP Tier 2 ISP

Tier 2 ISP

Tier 3 ISP

Tier 3 ISP Tier 3 ISP Tier 3 ISPTier 3 ISP

Tier 3 ISP

NAP

Estructura de Internet• Points of Presence (POPs)• NAPs (Network Access Points) o IXP (Internet eXchange Point)

– Son redes de alta velocidad en sí mismas– Pretenden ahorrar €€– Reducir retardo– Mantener local el tráfico local (ej: Espanix)

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Resumen• Los routers (conmutadores de paquetes) reenvían

paquetes IP en función de sus tablas de rutas• Aprenden estas tablas por medio de protocolos de

enrutamiento• La estructura de Internet es jerárquica (Tiers)• Esto lleva a un enrutamiento jerárquico dividido en:

– Intradomain– Interdomain– Diferente problemática para ambos