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La Máscara de Subred

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Para calcular la parte de red utilizaremos la función AND.

La función AND:

     AND | 1 0
    -----------
      1  | 1 0
      0  | 0 0

Un ejemplo podría ser este:

Direccion IP 144.100.16.8

Máscara subred 255.255.255.0

    Binario IP      10010000.01100100.00010000|00001000
    Binario Máscara 11111111.11111111.11111111|00000000
    __________________________________________|_________
    Resultado AND   10010000.01100100.00010000|00000000

El protocolo ha seguir para el funcionamiento con máscaras de subred se puede encontrar detalladamente explicado en la RFC950 “Internet Standard Subnetting Procedure”.

En el ejemplo se puede ver que la dirección 144.100.16.8 forma parte de la red 144.100.16.0/24.

Los Cuerpos Administrativos de Internet

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Registradores Regionales:

Registro de Dominios:

La disposición del límite de la red es una tarea de la organización de la Clase para conseguir el máximo provecho del direccionamiento existente.

Ejemplo de colocación de bits en una dirección de red.

Tenemos lo siguiente:

  • 10 bits para la parte de red.
  • 22 bits para la parte de host.

10 bits representan: 1024 entradas distintas

22 bits representan 4194304 entradas distintas

Entonces disponemos de:

1024 * 4194304 = 4294967296 posibles hosts distintos

La Dirección IP

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El direccionamiento IP es único porque no tiene ninguna parte de su direccionamiento de nivel 3 fijo como en IPX o AppleTalk.

La dirección IP sólo tiene sentido en conjunción con la máscara de subred.

Las direcciones IP originales están gestionadas por IANA, estás redes pueden ser subdivididas en rangos llamados subredes y se consiguen recolocando los bits de host y de red dependiendo de las necesidades concretas de cada caso.

El término Classful también será designado como Dirección de IANA.

IANA: Internet Assigned Numbers Authority (http://www.iana.org).

Terminología utilizada en el direccionamiento IP:

  • Dirección proporcionada por IANA.
  • Dirección Classful.
  • Dirección de Supernet.
  • Dirección de Internet.
  • Dirección de Red. (Por defecto todas las direcciones son lo que se llamaba en el CCNA Classless).
  • Redes Mayores.

También podemos decir que:

  • El primer octeto de las direcciones de clase A comienzan por 0.
  • El primer octeto de las direcciones de clase B comienzan por 10.
  • El primer octeto de las direcciones de clase C comienzan por 110.
  • El primer octeto de las direcciones de clase D comienzan por 1110.
  • El primer octeto de las direcciones de clase E comienzan pro 1111.

Muerte al Spanning Tree

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data-center-servers-t001El Spanning Tree es un protocolo que funciona entre los switches para evitar que se produzcan bucles en la red, y aunque este protocolo ha evolucionado llegando a estandarizarse en la norma IEEE 802.1w tiene una serie de problemas que al final y para que todos nos entendamos acaban en un corte de servicio para el cliente, de unos segundos, sí, pero corte.

Esta es la arquitectura de core de capa 2 que funciona, por desgracia, en el 99,99% de empresas y datacenters, y obviamente supone un atraso y una ineficiencia absoluta, para nada propia de los tiempos que corren.

¿Por qué utilizar protocolos que cortan el servicio a los clientes?, esta respuesta puede ser contestada de muchas formas, desde imposibilidad de invertir en la red hasta desconocimiento o simplemente rechazo ante las técnicas más modernas.

Ahora, si queremos caminos redundantes en ethernet ¿cómo evitar el spanning tree?, y la respuesta es bien sencilla, otro estándar dela IEEE, el IEEE 802.3ad (Link Aggregation Control Protocol), o si utilizamos productos Cisco PAGP, aunque la opción estandarizada suele ser más interesante por lo que representa en cuanto a libertad de elegir la electrónica de red.

Ahora no hay demasiadas opciones que nos permitan hacer esto, pero ya tenemos una opción, y no es de un sólo fabricante, se trata de una solución mixta entre Cisco y Juniper.

Cisco dispone de una tecnología que llaman VSS y que viene implementada en unos modelos de 6500 que nos permiten utilizar dos chásis de 6500 virtualizando 1 sólo, con lo que los grupos agregados hacia agregación ya no tienen bucle al crearse un Etherchannel.

Y en distribución tenemos la opción Juniper EX4200, que nos permite agregar switches EX4200 para generar un gran switch virtual, con lo que podemos hacer exactamente lo mismo en dirección acceso y en dirección core.

Y así de fácil, es así como tenemos las 3 capas libres de bucles, mirar un poco por Internet, porque a día de hoy es la mejor solución, con diferencia, eso sí, no es la más barata.

Funciones de Routing y de Switching

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La Función de Routing

La función de routing es responsable de aprender la topología lógica de la red y tomar decisiones basadas en ese conocimiento.

Las decisiones determinan si el datagrama entrante puede ser enrutado, y si es así, cómo.

Los pasos para enrutar un datagrama se resumen en las siguientes preguntas:

  • ¿Está configurado el protocolo de routing y la pila de protocolos?
  • Si está la pila de protocolos, ¿hay alguna entrada para la red remota?
  • Si no hay entrada para la red, ¿existe una ruta por defecto?
  • Si existe una ruta estática o dinámica, ¿la red está alcanzable?
  • ¿Cual es el mejor camino para esa red?
  • ¿Hay caminos diferentes con el mismo coste?
  • Si existen caminos diferentes con el mismo coste, ¿en que interfaz de salida tiene que ser encolados los datagramas?

Como resumen es conveniente recordar que la función de routing consiste en la determinación de la ruta al destino.

La función de switching

La función de switching se refiere al movimiento de datos dentro del router.

El switching se produce después de la función de routing.

La función de switching realiza las siguientes operaciones:

  • Comprueba la validez de la trama entrante.
  • Comprueba si la trama ha sido direccionada (capa 2) para el router.
  • Comprueba que la trama está dentro del ámbito del entramado.
  • Comprueba el FCS (CRC) de la trama.
  • Extrae la cabecera y la cola de la trama de capa 2 y comprueba la dirección de destino en la caché.
  • Crea una cabecera y cola apropiada y reenvía la trama a la cola del interfaz de salida del router, si es que el destino está en la caché.

La función de routing si ha encontrado que es posible reenviar el datagrama deja el resultado en la caché, y posteriormente la función de switching comprueba en la caché para ver si es posible realizar el switching.

Relación entre la función de routing y la de switching en un router Cisco

Un datagrama es aceptado en el router si la dirección de capa 2 corresponde con alguno de los interfaces.

Si el CRC es correcto, la trama se introduce en el buffer (en memoria principal).

Si la las direcciones de origen y destino de nivel 3 no han sido vistas antes se procederá al proceso de switching o routing:

  • Se toma la decisión de reenviar este datagrama.
  • El datagrama se encapsula.
  • Si está habilitado el Fast Switching se examinará de nuevo y se introducirá en la cache.

La entrada en la caché consiste en:

  • Prefijo IP.
  • El interfaz de salida.
  • La cabecera de nivel de enlace para ser utilizado en la trama saliente.

Si se volviera a encontrar datagramas que coincidieran con el prefijo encontrado se utilizará esta información:

Tipos de caché en Cisco:

  • Fast switching
  • Autonomous switching
  • Silicon switching
  • Cisco Express Forwarding (CEF)

ODR – On Demand Routing

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Utilizaremos ODR en una red que dispone de una topología grande y distribuida, donde no es adecuado el routing dinámico, pero tampoco el estático, y en una red que tampoco dispone de mucho ancho de banda disponible.

En ODR utilizaremos una topología hub-and-spoke, donde todos los routers spoke tienen una configuración idéntica (obviamente la IP es distinta en cada router).

ODR utiliza CDP para enviar los prefijos de las redes conectadas desde los routers spoke al router hub o central. El router central envía la dirección de su interfaz del enlace compartido como ruta por defecto para el router stub.

ODR permite VLSM y envía sus actualizaciones cada 60 segundos.

Como ODR funciona sobre CDP tenemos que tener habilitado el CDP en nuestros routers, recordemos que para habilitar el CDP es necesario utilizar el comando cdp enable.

En la siguiente imagen vemos un ejemplo donde podría resultar utilizar ODR:

ODR - On Demand Routing

Rutas Estáticas por Defecto

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Una Ruta por Defecto es una ruta que se utiliza si no existe una entrada para un destino específico en la tabla de routing.

Utilizaciones más comunes:

Conectar una red stub a un sistema autónomo.
Una conexión a Internet.

pegado2

Ejemplo de configuración:

    ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.1

Hemos de tener en cuenta que si ponemos una ruta estática a un router para llegar al otro, el otro tiene que saber volver.

En la ilustración podemos ver un esquema en el cual podemos ver que un router tiene una ruta estática a otro router. El otro router va a tener que tener que conocer lo que hay detrás del router de la izquierda ya sea mediante direccionamiento estático o dinámico, porque si no es así, las peticiones del router de la izquierda le llegarán al router de la derecha, pero no sabrán volver. Es decir, necesitamos un ruta recíproca.

Introducción al Routing IP

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Protocolo: Acuerdo de un conjunto de reglas que determinan cómo va a operar algo.

Protocolo de Routing: Conjunto de Reglas que definen como los dispositivos de routing de nivel 3 envían actualizaciones entre todos los que están disponibles en la red. Si existiera más de un camino a la red de destino, sería el protocolo de routing el que decidiera qué camino es el mejor para la red remota.

También podemos definir Protocolo de Routing como mecanismo utilizado para enviar actualizaciones entre los dispositivos de routing de nivel 3.

El proceso de routing proporciona tres pasos envueltos en la creación, mantenimiento y utilización de la tabla de routing:

  • El protocolo de routing envía información sobre las rutas o redes en el sistema autónomo (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF) y entre sistemas autónomos (BGP).
  • La tabla de routing recibe actualizaciones del protocolo de routing y proporciona el proceso de forwarding con información en una petición.
  • El proceso de forwarding determina el camino seleccionado por la tabla de routing para reenviar un datagrama.

En importante resaltar que vamos a llamar a partir de ahora a la PDU de nivel 3 datagrama y no paquete, ya que los datagramas son sin conexión tanto en IP como en IPX principalmente.

Para tomar las decisiones de reenvío tomaremos en cuenta tres puntos:

  • Métrica: Los protocolos de routing utilizan la métrica para calcular cual es el mejor camino a una red remota. Hemos de tener en cuenta que muchos protocolos de routing IP tienen métricas completamente distintas, con lo que el intercambio de información es muy complejo.
  • Distancia Administrativa: Si conviven varios protocolos de routing en un mismo router tenemos que tener una forma de diferenciar qué protocolo es el que está actualizando la tabla de routing. Esta información está basada en qué protocolo de routing se considera la fuente más fiable de información.
  • Longitud del Prefijo: El proceso de forwarding utiliza la red más restrictiva para reenviar la información. La red más restrictiva se corresponde con la red que nos proporcione el prefijo (máscara) más larga.

Protocolo Enrutado (Routed): Protocolo de nivel 3 utilizado para transferir información desde un dispositivo a otro a través de la red. El protocolo enrutado es el datagrama de nivel 3 que lleva información de la aplicación además de información de los niveles superiores.

Protocolo de Routing: Protocolo utilizado para enviar actualizaciones entre los routers de la red. Además es el que determina el camino para el datagrama a través de la red.

La lista de los protocolos no tan extendidos son:

  • RTMP: Routing Table Maintenance Protocol. Propietario de Apple Computer.
  • AURP: Appletalk Update-Based Routing Protocol. Método de encapsular el tráfico Appletalk en la cabecera de otro protocolo.
  • NLSP: Net-Ware Link Services Protocol. Protocolo de estado del enlace basado en IS-IS.
  • RTP: Routing Table Protocol. Protocolo de routing de VINES basado en RIP.
  • DECnet: Protocolo propietario de Digital Equipment Corporation (Fase I), en la Fase 5 completó su transición a los protocolos de routing de OSI (IS-IS y ES-IS).