OSPF (Open Shortest Path First)

El protocolo de estado de enlace OSPF (Open Shortest Path First) es un protocolo de enrutamiento en el que cada router mantiene una base de datos con la topología de la red. Esta base de datos se almacena como un grafo dirigido y se construye con la información de estado de enlace enviada por otros routers. El grafo contiene vértices o nodos (routers y redes) y arcos (conexiones entre routers y conexiones de router a red).

Cada router mantiene la descripción del estado de los enlaces locales y, cuando se produce una actualización, envía la información a todos los routers que conoce. Cuando un router recibe una actualización, no envía una confirmación para evitar generar mucho tráfico. La métrica utilizada por OSPF es el coste de cada salto en cada dirección.

Área y Red Troncal del Protocolo OSPF

Un área en OSPF es el conjunto de estaciones de trabajo y redes contiguas, más los routers pertenecientes a dichas redes.

La red troncal o área 0 está formada por una colección contigua de redes no contenidas en ningún área, los routers conectados a ellas y los routers que pertenecen a más de un área.

Protocolos de Encaminamiento Exterior

Los protocolos de encaminamiento exterior se utilizan para el intercambio de información de enrutamiento entre diferentes sistemas autónomos (AS). Cada AS puede usar diferentes métricas y tener distintas restricciones. Estos protocolos no usan métricas, sino que proporcionan información sobre cuáles son las redes que puede alcanzar un router y los AS que hay que cruzar para llegar hasta ellas, sin incluir distancias ni costes. Esto permite al router implementar una política de enrutamiento, por ejemplo: evitar un camino que atraviese un determinado AS, tener en cuenta la velocidad de enlace, la capacidad, la tendencia a la congestión, etc.

BGP (Border Gateway Protocol)

Procedimiento de Adquisición de Vecino de BGP

El procedimiento de adquisición de vecino en BGP se lleva a cabo de la siguiente manera:

1. El router solicitante abre una conexión TCP con el router receptor.
2. El solicitante envía un mensaje Open. Este mensaje contiene el identificador del AS al que pertenece, la dirección IP del router y el valor que propone para el temporizador de mantenimiento.
3. Si el receptor acepta la solicitud, seleccionará un valor para el temporizador de mantenimiento (el valor mínimo entre su tiempo de mantenimiento y el que propone el emisor) y devolverá un mensaje Keepalive.
4. Una vez establecida la relación de vecindad, se utiliza el procedimiento de detección de vecino alcanzable, intercambiando periódicamente mensajes Keepalive para mantenerla.

Procedimiento de Detección de Red Alcanzable de BGP

En BGP, cada router mantiene una base de datos con las redes que puede alcanzar y la ruta preferida para alcanzarlas. Siempre que se realiza un cambio en esta base de datos, el router envía un mensaje Update (actualización) por difusión a los demás routers que implementan BGP.

Los mensajes Update comunican información sobre una ruta particular a través del conjunto de redes y las rutas que van a eliminarse. Además, contienen el origen, los AS atravesados, el siguiente salto, etc.

Multidifusión

Requisitos de la Multidifusión para la Transmisión de Información a Múltiples Destinos

La multidifusión requiere funciones más complejas que el encaminamiento con un solo destino. Algunos de los requisitos son:

• Convenio para direcciones de multidifusión: Se necesita un convenio para identificar las direcciones de multidifusión. En IPv4, las direcciones de multidifusión pertenecen a la Clase D, donde los 4 primeros bits son 1110. En IPv6, los 8 primeros bits son 1, seguidos de un campo de indicadores de 4 bits, un campo de ámbito de 4 bits y un identificador de grupo de 112 bits.
• Traducción de direcciones: Los nodos deben traducir las direcciones de multidifusión IP en una lista de redes que contengan miembros del grupo para construir el árbol de expansión. Los routers deben traducir las direcciones de multidifusión IP a direcciones de multidifusión de red (MAC).
• Gestión de pertenencia a grupos: Se necesita un mecanismo para que un host pueda informar al router conectado a su misma red de que va a unirse a un grupo de multidifusión o abandonarlo.
• Intercambio de información de pertenencia: Los routers deben intercambiar información sobre qué redes contienen miembros de un determinado grupo o la información suficiente para determinar el camino más corto hacia cada red.
• Algoritmo de encaminamiento: Se necesita un algoritmo de encaminamiento para calcular los caminos más cortos hacia todos los miembros del grupo. Los routers deben determinar las rutas basándose en las direcciones de origen y de destino.

Protocolo IGMP

El protocolo de red IGMP (Internet Group Management Protocol) se utiliza para intercambiar información acerca del estado de pertenencia entre enrutadores IP que admiten la multidifusión y miembros de grupos de multidifusión. Los hosts miembros individuales informan acerca de la pertenencia de hosts al grupo de multidifusión y los enrutadores de multidifusión sondean periódicamente el estado de la pertenencia.

Tráfico Elástico y No Elástico

Tráfico Elástico

El tráfico elástico se puede adaptar a cambios en el retardo o rendimiento al atravesar un conjunto de redes, satisfaciendo las necesidades de sus aplicaciones. Las aplicaciones tradicionales de las redes TCP/IP sobre los protocolos TCP y UDP (HTTP, SMTP, FTP…) también se pueden adaptar, pero con matices. En el caso del retardo, lo que importa no es el retardo por paquete, sino el tiempo total transcurrido.

Tráfico No Elástico

El tráfico no elástico no se adapta fácilmente a los cambios en el retardo y el rendimiento a través de un conjunto de redes. Se utiliza para aplicaciones en tiempo real y tiene las siguientes necesidades:

• Rendimiento: Se requiere un nivel mínimo de rendimiento.
• Retardo: El retardo debe ser pequeño.
• Variación del retardo: Cuanto mayor sea la variación del retardo, mayor deberá ser la memoria temporal.
• Pérdida de paquetes: La tolerancia a la pérdida de paquetes varía dependiendo de la aplicación en tiempo real.

Atención en Cola Equitativa

La atención en cola equitativa es un algoritmo de gestión de tráfico en el que el router mantiene múltiples colas para cada puerto de salida, una cola para cada flujo. Las colas se atienden de forma cíclica, tomando sucesivamente un paquete de cada cola no vacía (las colas vacías no se atienden). Cada flujo envía un paquete por cada ciclo.

Este algoritmo equilibra la carga entre varios flujos y evita que los flujos codiciosos acaparen el ancho de banda. Si un flujo envía muchos paquetes, su cola se irá haciendo más grande, lo que incrementará el retardo para ese flujo, pero sin afectar al rendimiento de los otros flujos.

Existe una variante llamada cola de atención equitativa ponderada, que tiene en cuenta la cantidad de tráfico en cada cola y asigna más capacidad a las colas más ocupadas sin dejar de atender a las menos ocupadas.