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 que conecta una red con otra red. 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 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. 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.

Rouuter
LOS ROUTERS SO 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.
Nota:La ARPANET fue desarrollada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPA) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. También fue la primera red operativa de conmutación de paquetes del mundo y la antecesora de la Internet de la actualidad.
Los routers tienen muchos de los mismos componentes de hardware y software que se encuentran en otras computadoras, entre ellos:
CPU
RAM
ROM
Sistema operativo
Los routers se encuentran en el centro de la red
Es posible que los usuarios comunes no estén al tanto de la presencia de numerosos routers en su propia red o en Internet. Los usuarios esperan poder acceder a las páginas Web, enviar mensajes de correo electrónico y descargar música, ya sea si el servidor al que están accediendo está en su propia red o en otra red del otro lado del mundo. Sin embargo, los profesionales de networking saben que el router es el responsable del envío de paquetes de red a red, desde el origen inicial al destino final.
Un router conecta múltiples redes. Esto significa que tiene varias interfaces, cada una de las cuales pertenece a una red IP diferente. Cuando un router recibe un paquete IP en una interfaz, determina qué interfaz usar para enviar el paquete hacia su destino. La interfaz que usa el router para enviar el paquete puede ser la red del destino final del paquete (la red con la dirección IP de destino de este paquete), o puede ser una red conectada a otro router que se usa para alcanzar la red de destino.
Cada red a la que se conecta un router requiere una interfaz separada. Estas interfaces se usan para conectar una combinación de Redes de área local (LAN) y Redes de área extensa (WAN). Por lo general, las LAN son redes Ethernet que contienen dispositivos como PC, impresoras y servidores. Las WAN se usan para conectar redes a través de un área geográfica extensa. Por ejemplo, una conexión WAN comúnmente se usa para conectar una LAN a la red del Proveedor de servicios de Internet (ISP).
Los routers determinan la mejor ruta
La principal responsabilidad de un router es dirigir los paquetes destinados a redes locales y remotas al:
*Determinar la mejor ruta para enviar paquetes
*Enviar paquetes hacia su destino
El router usa su tabla de enrutamiento para determinar la mejor ruta para reenviar el paquete. Cuando el router recibe un paquete, examina su dirección IP de destino y busca la mejor coincidencia con una dirección de red en la tabla de enrutamiento del router. La tabla de enrutamiento también incluye la interfaz que se utilizará para enviar el paquete. Cuando se encuentra una coincidencia, el router encapsula el paquete IP en la trama de enlace de datos de la interfaz de salida. Luego, el paquete se envía hacia su destino.
Es muy probable que un router reciba un paquete encapsulado en un tipo de trama de enlace de datos, como una trama de Ethernet, y al enviar el paquete, el router lo encapsulará en otro tipo de trama de enlace de datos, como el Point-to-Point Protocol (PPP). La encapsulación de enlace de datos depende del tipo de interfaz del router y del tipo de medio al que se conecta. Las diferentes tecnologías de enlace de datos a las que se conecta un router pueden incluir tecnologías LAN, como Ethernet, y conexiones seriales WAN, como la conexión T1 que usa PPP, FrameRelay y Modo de transferencia asíncrona (ATM).
Los routers usan protocolos de rutas estáticas y de enrutamiento dinámico para aprender sobre redes remotas y construir sus tablas de enrutamiento.

MEMORIA Y CPU DEL ROUTER
Aunque existen diferentes tipos y modelos de routers, todos tienen los mismos componentes de hardware generales. Según el modelo, esos componentes se encuentran en diferentes lugares dentro del router. La figura muestra el interior de un router 1841. Para observar los componentes internos del router, es necesario desatornillar la cubierta metálica y retirarla del router.
Componentes del router y sus funciones
Al igual que una PC, un router también incluye:
Unidad de procesamiento central (CPU)
Memoria de acceso aleatorio (RAM)
Memoria de sólo lectura (ROM)
A continuación se muestra una breve descripción de cada componente.
*CPU: La CPU ejecuta las instrucciones del sistema operativo, como el inicio del sistema, y las funciones de enrutamiento y conmutación.
*RAM :La RAM almacena las instrucciones y los datos necesarios que la CPU debe ejecutar. La RAM se usa para almacenar estos componentes:
-Sistema operativo:El IOS (sistema operativo Internetwork) de Cisco se copia en la RAM durante el inicio.Archivo de configuración en ejecución: Éste es el archivo de configuración que almacena los comandos de configuración que el IOS del router utiliza actualmente. Salvo algunas excepciones, todos los comandos configurados en el router se almacenan en el archivo de configuración en ejecución, conocido como running-config.
-Tabla de enrutamiento IP:Este archivo almacena información sobre redes remotas y conectadas directamente. Se usa para determinar la mejor ruta para enviar el paquete.
-Caché ARP:Esta caché contiene la dirección IPv4 para la asignación de direcciones MAC, de modo similar a la caché ARP en una PC. La caché ARP se usa en routers que tienen interfaces LAN como las interfaces Ethernet.
-Búfer del paquete: Los paquetes se almacenan temporalmente en un búfer cuando se reciben en una interfaz o antes de abandonar la interfaz.
La RAM es una memoria volátil y pierde su contenido cuando el router se apaga o reinicia. Sin embargo, el router también contiene áreas de almacenamiento permanente, como la ROM, la flash y la NVRAM.
*ROM: La ROM es una forma de almacenamiento permanente. Los dispositivos Cisco usan la memoria ROM para almacenar:
-Instrucciones de bootstrap
-Software básico de diagnóstico
-Versión más básica del IOS
La ROM usa firmware, un software incorporado dentro del circuito integrado. El firmware incluye el software que normalmente no necesita modificarse ni actualizarse, como las instrucciones de inicio. Muchas de estas funciones, incluso elsoftware del monitor de la ROM, se analizarán en otro curso. La ROM no pierde sus contenidos cuando se apaga o reiniciael router.
*Memoria flash: La memoria flash es una memoria de computadora no volátil que puede borrarse y almacenarse eléctricamente. La memoria flash se usa como almacenamiento permanente para el sistema operativo, IOS de Cisco. En la mayoría de los routers Cisco, el IOS se almacena en forma permanente en la memoria flash y se copia en la RAM durante el proceso de arranque, donde entonces es ejecutado por la CPU. Algunos modelos anteriores de routers Cisco ejecutan el IOS directamente desde la memoria flash. La memoria flash está compuesta de tarjetas SIMM o PCMCIA, que pueden actualizarse para aumentar la cantidad de memoria flash. Esta memoria no pierde sus contenidos cuando se apaga o reinicia el router.
*NVRAM: La NVRAM (RAM no volátil) no pierde su información cuando se desconecta la alimentación eléctrica. Esto se opone a las formas más comunes de RAM, como la DRAM, que requiere alimentación eléctrica continua para mantener su información. El IOS de Cisco usa la NVRAM como almacenamiento permanente para el archivo de configuración de inicio (startupconfig).
Todos los cambios de configuración se almacenan en el archivo running-config en la RAM, y salvo pocas excepciones, son implementados inmediatamente por el IOS. Para guardar esos cambios en caso de que se apague o reinicie el router, el running-config debe estar copiado en la NVRAM, donde se almacena como el archivo startup-config. La NVRAM retiene sus contenidos incluso cuando el router se recarga o apaga.

  CONFIGURACION Y DIRECCIONAMIENTO DEL CLI

IMPLEMETACION DE ESQUEMAS DE DIRECCIONAMIENTO BÁSICOS
Cuando se diseña una nueva red o se hacen asignaciones en una red existente, es necesario documentar la red. Como mínimo, la documentación debe incluir un diagrama de topología que indique la conectividad física y una tabla de direccionamiento que mencione la siguiente información:
Nombres de dispositivos, Interfaces usadas en el diseño, Direcciones IP y máscaras de subred, y Direcciones de gateway por defecto para dispositivos finales, como las PC.

CONFIGURACIÓN BÁSICA DEL ROUTER

Cuando se configura un router, se realizan ciertas tareas básicas, tales como:
Asignar un nombre al router, Configurar contraseñas, Configurar interfaces, Configurar un mensaje, Guardar cambios en un router y Verificar la configuración básica y las operaciones del router.
Aunque ya debe conocer estos comandos de configuración, haremos una breve revisión. Comenzamos el repaso suponiendo que el router no contiene un archivo startup-config actual.
La primera petición de entrada aparece en el modo usuario. El modo usuario deja ver el estado del router, pero no permite modificar su configuración. Según su utilización en el modo usuario, no se debe confundir el término "usuario" con los usuarios de la red. El modo usuario está destinado a técnicos, operadores e ingenieros de red que tienen la responsabilidad de configurar los dispositivos de red.
Router>
El comando enable se usa para ingresar al modo EXEC privilegiado. Este modo permite al usuario realizar cambios de configuración en el router. El indicador del router cambiará de ">" a "#" en este modo.
Router>enable
Router#
Nombres de hosts y contraseñas
A continuación se muestran una serie de comandos que nos permitirán configurar el router:
En primer lugar, ingrese al modo de configuración global.
Router#config t
Luego, asigne un nombre de host único al router.
Router(config)#hostname R1
R1(config)#
Ahora, configure una contraseña que se usará para ingresar en el modo EXEC privilegiado. En nuestro entorno de laboratorio, usaremos la contraseña class. Sin embargo, en entornos de producción, los routers deben tener contraseñas seguras. Consulte los enlaces al final de esta sección para obtener más información sobre la creación y el uso de contraseñas seguras.
Router(config)#enable secret class
A continuación, configure la consola y las líneas Telnet con la contraseña cisco. Una vez más, la contraseña cisco se usa sólo en nuestro entorno de laboratorio. El comando login permite la verificación de la contraseña en la línea. Si no se ingresa el comando login en la línea de consola, el usuario obtendrá acceso a la línea sin ingresar una contraseña.
R1(config)#line console 0
R1(config-line)#password cisco
R1(config-line)#login
R1(config-line)#exit
R1(config)#line vty 0 4
R1(config-line)#password cisco
R1(config-line)#login
R1(config-line)#exit
Configuración de un mensaje
Desde el modo de configuración global, configure el aviso de mensaje del día (motd). Al comienzo y al final del mensaje se usa un carácter delimitador, como por ejemplo "#". El delimitador permite configurar un mensaje de varias líneas, como se muestra aquí.
R1(config)#banner motd #
Enter TEXT message. End with the character '#'.
******************************************
WARNING!! Unauthorized Access Prohibited!!
******************************************
#
La configuración de un mensaje adecuado es parte de un buen plan de seguridad. Como mínimo, un mensaje debe prevenir el acceso no autorizado. Nunca configure un mensaje que "invite" a un usuario no autorizado.
Configuración de la interfaz del router
A continuación se configurarán las interfaces individuales del router con direcciones IP y otra información. En primer lugar, ingrese en el modo de configuración de interfaz especificando el número y el tipo de interfaz. A continuación, configure la dirección IP y la máscara de subred:
R1(config)#interface Serial0/0
R1(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
Es conveniente configurar una descripción en cada interfaz para ayudar a documentar la información de red. El texto de la descripción tiene un límite de 240 caracteres. En las redes de producción, una descripción puede servir para la resolución de problemas suministrando información sobre el tipo de red a la que está conectada la interfaz y si hay otros routers en esa red. Si la interfaz se conecta a un ISP o proveedor de servicios, resulta útil ingresar la conexión y la información de contacto del tercero; por ejemplo:
Router(config-if)#description Ciruit#VBN32696-123 (help desk:1-800-555-1234)
En los entornos de laboratorio, ingrese una descripción simple que le ayudará a resolver problemas; por ejemplo:
R1(config-if)#description Link to R2
Después de configurar la descripción y la dirección IP, la interfaz debe activarse con el comando no shutdown. Es como encender la interfaz. La interfaz también debe estar conectada a otro dispositivo (hub, switch, otro router, etc.) para que la capa Física esté activa
Router(config-if)#no shutdown
Nota: Cuando se realiza el cableado de un enlace serial punto a punto en nuestro entorno de laboratorio, se coloca la marca DTE a un extremo del cable y la marca DCE al otro extremo. El router que tiene el extremo DCE del cable conectado a su interfaz serial necesitará la configuración del comando adicional clockrate en esa interfaz serial.
R1(config-if)#clock rate 64000
Se deben repetir los comandos de configuración de interfaz en todas las otras interfaces que requieren configuración. En nuestro ejemplo de topología, debe configurarse la interfaz FastEthernet.
R1(config)#interface FastEthernet0/0
R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#description R1 LAN
R1(config-if)#no shutdown
Cada interfaz pertenece a una red diferente
En este punto, observe que cada interfaz debe pertenecer a una red diferente. Aunque el IOS permite configurar una dirección IP desde la misma red en dos interfaces diferentes, el router no activará la segunda interfaz.
Por ejemplo, ¿qué sucede si se intenta configurar la interfaz FastEthernet 0/1 en R1 con una dirección IP en la red 192.168.1.0/24? Ya se ha asignado una dirección a FastEthernet 0/0 en esa misma red. Si se intenta configurar otra interfaz, FastEthernet 0/1, con una dirección IP que pertenece a la misma red, aparecerá el siguiente mensaje:
R1(config)#interface FastEthernet0/1
R1(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
192.168.1.0 overlapswith FastEthernet0/0
Si se intenta habilitar la interfaz con el comando no shutdown, aparecerá el siguiente mensaje:
R1(config-if)#no shutdown 192.168.1.0 overlaps with FastEthernet0/0
FastEthernet0/1: incorrect IP address assignment
Observe que el resultado del comando show ip interface brief muestra que la segunda interfaz configurada para la red
192.168.1.0/24, FastEthernet 0/1, aúnestáinactiva.
R1#show ip interface brief
<output omitted>
FastEthernet0/1 192.168.1.2 YES manual administratively down down
Verificación de la configuración básica del router
Como se muestra en el ejemplo, se han ingresado todos los comandos anteriores de configuración básica del router e inmediatamente se almacenaron en el archivo de configuración en ejecución de R1. El archivo running-config está almacenado en la RAM y es el archivo de configuración que usa el IOS. El próximo paso consiste en verificar los comandos ingresados mediante la visualización de la configuración en ejecución con el siguiente comando:
R1#show running-config
Ahora que se han ingresado los comandos de configuración básica, es importante guardar el running-config en la memoria no volátil, la NVRAM del router. De ese modo, en caso de un corte de energía eléctrica o una recarga accidental, el router podrá iniciarse con la configuración actual. Luego de haber completado y probado la configuración del router, es importante guardar el running-config en el startup-config como archivo de configuración permanente.
R1#copy running-config startup-config
Después de aplicar y guardar la configuración básica, pueden usarse varios comandos para verificar que el router se haya configurado correctamente. Haga clic en el botón correspondiente de la figura para observar una lista del resultado de cada comando. Todos estos comandos se tratarán en mayor detalle en los siguientes capítulos. Por el momento, comience a familiarizarse con el resultado.
R1#show running-config
Este comando muestra la configuración actual en ejecución almacenada en la RAM. Salvo unas pocas excepciones, todos los comandos de configuración que se usaron se ingresarán en el running-config y el IOS los implementará de inmediato.
R1#show startup-config
Este comando muestra el archivo de configuración de inicio almacenado en la NVRAM. Ésta es la configuración que usará el router en el siguiente reinicio. Esta configuración no cambia a menos que la configuración actual en ejecución se guarde en la NVRAM con el comando copyrunning-configstartup-config. Observe en la figura que la configuración de inicio y la configuración en ejecución son idénticas. Esto se debe a que la configuración en ejecución no ha cambiado desde la última vez que se guardó. Observe también que el comando show startup-config muestra además cuántos bytes de NVRAM está usando la configuración guardada.
R1#show iproute
Este comando muestra la tabla de enrutamiento que está usando el IOS actualmente para elegir la mejor ruta hacia sus redes de destino. En este punto, R1 solamente tiene rutas para sus redes conectadas directamente, a través de sus propias interfaces.
R1#show interfaces
Este comando muestra todos los parámetros y estadísticas de configuración de la interfaz. Parte de esta información se analizará más adelante en este curso de estudio y en CCNP.
R1#show ip interface brief
Este comando muestra información abreviada de configuración de la interfaz, como por ejemplo la dirección IP y el estado de la interfaz. Este comando es una herramienta útil para la resolución de problemas y un método rápido para determinar el estado de todas las interfaces del router.

CONSTRUCCION DE LA TABLA DE ENRUTAMIENTO

 INTRODUCCION 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 asociación entre la red y la interfaz de salida también puede representar la dirección de red de destino del paquete IP. Esta asociación ocurre en las redes del router conectadas directamente. Una red conectada directamente es una red que está directamente vinculada a una de las interfaces del router. Cuando se configura una interfaz de router con una dirección IP y una máscara de subred, la interfaz pasa a ser un host en esa red conectada. La dirección de red y la máscara de subred de la interfaz, junto con el número y el tipo de interfaz, se ingresan en la tabla de enrutamiento como una red conectada directamente. Cuando un router envía un paquete a un host, como por ejemplo un servidor Web, ese host está en la misma red que la red del router conectada directamente. Una red remota es una red que no está directamente conectada al router. En otras palabras, una red remota es una red a la que sólo se puede llegar mediante el envío del paquete a otro router. Las redes remotas se agregan a la tabla de enrutamiento mediante el uso de un protocolo de enrutamiento dinámico o la configuración de rutas estáticas. Las rutas dinámicas son rutas hacia redes remotas que fueron aprendidas automáticamente por el router utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. Las rutas estáticas son rutas hacia redes manualmente configuradas por un administrador de red.
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.
El comando show ip route
Como se indica en la figura, la tabla de enrutamiento se muestra con el comando show iproute. Hasta ahora, no se han configurado rutas estáticas ni se ha habilitado ningún protocolo de enrutamiento dinámico. Por lo tanto, la tabla de enrutamiento de R1 sólo muestra las redes conectadas directamente del router. Para cada red enumerada en la tabla de enrutamiento, se incluye la siguiente información:
C: la información en esta columna denota el origen de la información de la ruta, la red conectada directamente, la ruta estática o del protocolo de enrutamiento dinámico. La C representa a una ruta conectada directamente.
192.168.1.0/24: es la dirección de red y la máscara de subred de la red remota o conectada directamente. En este ejemplo, las dos entradas en la tabla de enrutamiento, 192.168.1./24 y 192.168.2.0/24, son redes conectadas directamente.
FastEthernet 0/0: la información al final de la entrada de la ruta representa la interfaz de salida y/o la dirección IP del router del siguiente salto. En este ejemplo, tanto la FastEthernet 0/0 como la Serial0/0/0 son las interfaces de salida que se usan para alcanzar estas redes.
Cuando la tabla de enrutamiento incluye una ruta para una red remota, se incluye información adicional, como la métrica de enrutamiento y la distancia administrativa. La métrica de enrutamiento, la distancia administrativa y el comando show ip route se explican con mayor detalle en los siguientes capítulos.
Las PC también tienen una tabla de enrutamiento. En la figura se observa el resultado del comando routeprint. El comando revela las redes de broadcast, multicast, loopback o de gateway por defecto que están configuradas o adquiridas. El resultado del comando routeprint no se analizará durante este curso. Se muestra aquí para destacar que todos los dispositivos IP configurados deben tener una tabla de enrutamiento.


REDES CONECTADAS DIRECTAMENTE
Incorporación a la tabla de enrutamiento de una red conectada
Como se mencionó en la sección anterior, cuando se configura la interfaz de un router con una dirección IP y una máscara de subred, la interfaz pasa a ser un host en esa red. Por ejemplo, cuando la interfaz FastEthernet 0/0 en R1 en la figura se configura con la dirección IP 192.168.1.1 y la máscara de subred 255.255.255.0, la interfaz FastEthernet 0/0 pasa a ser miembro de la red 192.168.1.0/24. Los hosts que están conectados a la misma LAN, como la PC1, también se configuran con una dirección IP que pertenece a la red 192.168.1.0/24.
Cuando se configura una PC con una dirección IP host y una máscara de subred, la PC usa la máscara de subred para determinar a qué red pertenece ahora. El sistema operativo realiza esto mediante el proceso ANDing en la dirección IP host y en la máscara de subred. Un router utiliza la misma lógica al configurar una interfaz. Una PC normalmente se configura con una sola dirección IP host porque tiene una única interfaz de red, generalmente una Ethernet NIC. Los routers tienen múltiples interfaces; por lo tanto, cada interfaz debe ser miembro de una red diferente. En la figura, R1 es miembro de dos redes diferentes: 192.168.1.0/24 y 192.168.2.0/24. El router R2 también es miembro de dos redes: 192.168.2.0/24 y 192.168.3.0/24.
Después de que se configura la interfaz del router y se activa la interfaz con el comando no shutdown, la interfaz debe recibir una señal portadora desde otro dispositivo (router, switch, hub, etc.) antes de que el estado de la interfaz se considere "activo". Una vez que la interfaz está "activa", la red de esa interfaz se incorpora a la tabla de enrutamiento como red conectada directamente.
Antes de configurar cualquier enrutamiento estático o dinámico en un router, éste solamente conoce a sus propias redes conectadas directamente. Éstas son las únicas redes que se muestran en la tabla de enrutamiento hasta que se configure el enrutamiento estático o dinámico. Las redes conectadas directamente son de fundamental importancia para las decisiones de enrutamiento. Las rutas estáticas y dinámicas no pueden existir en la tabla de enrutamiento sin las propias redes del router conectadas directamente. El router no puede enviar paquetes desde una interfaz si la misma no está habilitada con una dirección IP y una máscara de subred, del mismo modo que una PC no puede enviar paquetes IP desde su interfaz Ethernet si la misma no está configurada con una dirección IP y una máscara de subred.


ENRUTAMIENTO ESTÁTICO

Las redes remotas se agregan a la tabla de enrutamiento mediante la configuración de rutas estáticas o la habilitación de un protocolo de enrutamiento dinámico. Cuando el IOS aprende sobre una red remota y la interfaz que usará para llegar a esa red, agrega la ruta a la tabla de enrutamiento siempre que la interfaz de salida esté habilitada. 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.
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. Generalmente, la mayoría de las tablas de enrutamiento contienen una combinación de rutas estáticas y rutas dinámicas. Sin embargo, como mencionamos antes, la tabla de enrutamiento debe contener primero las redes conectadas directamente que se usan para acceder a estas redes remotas antes de poder usar cualquier enrutamiento estático o dinámico.


ENRUTAMIENTO DINÁMICO
Las redes remotas también pueden agregarse a la tabla de enrutamiento utilizando un protocolo de enrutamiento dinámico. Los routers usan protocolos de enrutamiento dinámico para compartir información sobre el estado y la posibilidad de conexión de redes remotas. Los protocolos de enrutamiento dinámico ejecutan varias actividades, entre ellas:
-Descubrimiento de redes
-Actualización y mantenimiento de las tablas de enrutamiento
Descubrimiento automático de redes
El descubrimiento de redes es la capacidad de un protocolo de enrutamiento de compartir información sobre las redes que conoce con otros routers que también están usando el mismo protocolo de enrutamiento. En lugar de configurar rutas estáticas hacia redes remotas en cada router, un protocolo de enrutamiento dinámico permite a los routers aprender automáticamente sobre estas redes a partir de otros routers. Estas redes, y la mejor ruta hacia cada red, se agregan a la tabla de enrutamiento del router y se denotan como una red aprendida por un protocolo de enrutamiento dinámico específico.
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.
Protocolos de enrutamiento IP
Existen varios protocolos de enrutamiento dinámico para IP. Éstos son algunos de los protocolos de enrutamiento dinámico más comunes para el enrutamiento de paquetes IP:
RIP (Routing Information Protocol)
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)
IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)
BGP (Border Gateway Protocol)
 
PRINCIPIOS DE LA TABLA DE ENRUTAMIENTO
Principios de la tabla de enrutamiento
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.
Enrutamiento asimétrico
Dado que los routers no necesariamente tienen la misma información en sus tablas de enrutamiento, los paquetes pueden recorrer la red en un sentido, utilizando una ruta, y regresar por otra ruta. Esto se denomina enrutamiento asimétrico. El enrutamiento asimétrico es más común en Internet, que usa el protocolo de enrutamiento BGP, que en la mayoría de las redes internas.

La mejor ruta
La identificación de la mejor ruta de un router implica la evaluación de múltiples rutas hacia la misma red de destino y la selección de la ruta óptima o "la más corta" para llegar a esa red. Cuando existen múltiples rutas para llegar a la misma red, cada ruta usa una interfaz de salida diferente en el router para llegar a esa red. La mejor ruta es elegida por un protocolo de enrutamiento en función del valor o la métrica que usa para determinar la distancia para llegar a esa red. Algunos protocolos de enrutamiento, como RIP, usan un conteo de saltos simple, que consiste en el número de routers entre un router y la red de destino. Otros protocolos de enrutamiento, como OSPF, determinan la ruta más corta al analizar el ancho de banda de los enlaces y al utilizar dichos enlaces con el ancho de banda más rápido desde un router hacia la red de destino. Los protocolos de enrutamiento dinámico generalmente usan sus propias reglas y métricas para construir y actualizar las tablas de enrutamiento. Una métrica es un valor cuantitativo que se usa para medir la distancia hacia una ruta determinada.  La mejor ruta a una red es la ruta con la métrica más baja. Por ejemplo, un router preferirá una ruta que se encuentra a 5 saltos antes que una ruta que se encuentra a 10 saltos. El objetivo principal del protocolo de enrutamiento es determinar las mejores trayectorias para cada ruta a fin de incluirlas en la tabla de enrutamiento. El algoritmo de enrutamiento genera un valor, o una métrica, para cada ruta a través de la red.
Las métricas se pueden calcular sobre la base de una sola característica o de varias características de una ruta. Algunos protocolos de enrutamiento pueden basar la elección de la ruta en varias métricas, combinándolas en un único valor métrico. Cuanto menor es el valor de la métrica, mejor es la ruta.
Comparación del conteo de saltos y la métrica del ancho de banda
Dos de las métricas que usan algunos protocolos de enrutamiento dinámicos son:
*Conteo de saltos: cantidad de routers que debe atravesar un paquete antes de llegar a su destino. Cada router es igual a un salto. Un conteo de saltos de cuatro indica que un paquete debe atravesar cuatro routers para llegar a su destino. Si hay múltiples rutas disponibles hacia un destino, el protocolo de enrutamiento (por ejemplo RIP) selecciona la ruta que tiene el menor número de saltos.
*Ancho de banda: es la capacidad de datos de un enlace, a la cual se hace referencia a veces como la velocidad del enlace. Por ejemplo, la implementación del protocolo de enrutamiento OSPF de Cisco utiliza como métrica el ancho de banda. La mejor ruta hacia una red se determina según la ruta con una acumulación de enlaces que tienen los valores de ancho de banda más altos, o los enlaces más rápidos. El uso del ancho de banda en OSPF se explicará en el Capítulo 11.
Nota: Técnicamente, la velocidad no es una descripción precisa del ancho de banda porque todos los bits viajan a la misma velocidad a través del mismo medio físico. Más precisamente, el ancho de banda se define como la cantidad de bits que pueden transmitirse a través de un enlace por segundo.
Cuando se usa el conteo de saltos como métrica, la ruta resultante a veces puede ser subóptima

BALANCEO DE CARGA DE MISMO COSTO
Posiblemente se esté preguntando qué sucede si una tabla de enrutamiento tiene dos o más rutas con la misma métrica hacia la misma red de destino. Cuando un router tiene múltiples rutas hacia una red de destino y el valor de esa métrica (conteo de saltos, ancho de banda, etc.) es el mismo, esto se conoce como métrica de mismo costo, y el router realizará un balanceo de carga de mismo costo. La tabla de enrutamiento tendrá la única red de destino pero mostrará múltiples interfaces de salida, una para cada ruta del mismo costo. El router enviará los paquetes utilizando las múltiples interfaces de salida en la tabla de enrutamiento.
Si está configurado correctamente, el balanceo de carga puede aumentar la efectividad y el rendimiento de la red. El balanceo de carga de mismo costo puede configurarse para usar tanto protocolos de enrutamiento dinámico como rutas estáticas.
Rutas de mismo y diferente costo
En caso de que se lo esté preguntando, un router puede enviar paquetes a través de múltiples redes aun cuando la métrica no sea igual, siempre que esté usando un protocolo de enrutamiento que tenga esta capacidad. A esto se lo conoce como balanceo de carga con distinto costo. Los EIGRP (además del IGRP) son los únicos protocolos de enrutamiento que pueden configurarse para el balanceo de carga con distinto costo.
 DETERMINACIONDE 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. En los primeros dos resultados, el router vuelve a encapsular el paquete IP en el formato de la trama de enlace de datos de
Capa 2 de la interfaz de salida. El tipo de interfaz determina el tipo de encapsulación de Capa 2. Por ejemplo, si la interfaz de salida es FastEthernet, el paquete se encapsula en una trama de Ethernet. Si la interfaz de salida es una interfaz serial configurada para PPP, el paquete IP se encapsula en una trama PPP.

 FUNCION DE CONMUTACION
Después de que el router ha determinado la interfaz de salida utilizando la función de determinación de ruta, el router debe encapsular el paquete en la trama de enlace de datos de la interfaz de salida. La función de conmutación es el proceso utilizado por un router para aceptar un paquete en una interfaz y enviarlo desde otra interfaz. Una responsabilidad clave de la función de conmutación es la de encapsular los paquetes en el tipo de trama de enlace de datos correcto para el enlace de datos de salida.
¿Qué hace un router cuando recibe un paquete desde una red y está destinado a otra red? El router ejecuta los tres siguientes pasos principales:
1. Desencapsula el paquete de Capa 3 al quitar el tráiler y el encabezado de trama de Capa 2.
2. Examina la dirección IP de destino del paquete IP para encontrar la mejor ruta en la tabla de enrutamiento.
3. Encapsula el paquete de Capa 3 en una nueva trama de Capa 2 y envía la trama desde la interfaz de salida.
Cuando se envía el paquete IP de Capa 3 de un router al siguiente, el paquete IP permanece sin cambios, salvo el campo
Período de vida (TTL). Cuando un router recibe un paquete IP, disminuye el TTL en uno. Si el valor TTL resultante es cero, El router descarta el paquete. El TTL se usa para evitar que los paquetes IP viajen indefinidamente a través de las redes debido a un routingloop u otro desperfecto de la red. Cuando el paquete IP se desencapsula de una trama de Capa 2 y se encapsula en una nueva trama de Capa 2, la dirección de destino del enlace de datos y la dirección de origen cambiarán al enviar el paquete de un router al siguiente. La dirección de origen del enlace de datos de Capa 2 representa la dirección de Capa 2 de la interfaz de salida. La dirección de destino de Capa 2 representa la dirección de Capa 2 del router del siguiente salto. Si el siguiente salto es el dispositivo de destino final, será la dirección de Capa 2 de ese dispositivo. Es muy probable que el paquete se encapsule en un tipo de trama de Capa 2 diferente de la trama en la que se recibió. Por ejemplo, el router puede recibir el paquete en una interfaz FastEthernet, encapsularlo en una trama de Ethernet y enviarlo desde la interfaz serial encapsulado en una trama PPP. Recuerde que cuando el paquete se dirige desde el dispositivo de origen al dispositivo de destino final, las direcciones IP de Capa 3 no cambian. Sin embargo, las direcciones de enlace de datos de Capa 2 cambian en cada salto cuando cada router
desencapsula y vuelve a encapsular el paquete en una nueva trama.
Detalles de la determinación de ruta y la función de conmutación
Paso 1: La PC1 debe enviar un paquete a la PC2
La PC1 encapsula el paquete IP en una trama de Ethernet con la dirección MAC de destino de la interfaz FastEthernet 0/0 de R1.
¿Cómo sabe la PC1 que debe enviar el paquete a R1 y no directamente a la PC2? La PC 1 ha determinado que las direcciones IP de origen y destino se encuentran en redes diferentes. La PC1 conoce la red a la que pertenece al ejecutar una operación AND en su propia dirección IP y máscara de subred, lo cual da como resultado su dirección de red. La PC1 ejecuta esta misma operación AND utilizando la dirección IP de destino del paquete y la máscara de subred de la PC1. Si el resultado es el mismo que el de su propia red, la PC1 sabe que la dirección IP de destino se encuentra en su propia red y no necesita enviar el paquete al gateway por defecto, el router. Si el resultado de la operación AND es una dirección de red diferente, la PC1 sabe que la dirección IP de destino no se encuentra en su propia red y debe enviar el paquete al gateway por defecto, el router.
Nota: Si el resultado de la operación AND en la dirección IP de destino del paquete y la máscara de subred de la PC1 es una dirección de red diferente de la determinada por la PC1 como su propia dirección de red, esta dirección no necesariamente refleja la dirección de red remota real. La PC1 solamente sabe que si la dirección IP de destino se encuentra en su propia red, las máscaras serán las mismas y las direcciones de red también serán las mismas. La máscara de la red remota puede ser una máscara diferente. Si la dirección IP de destino da como resultado una dirección de red diferente, la PC1 no conocerá la dirección de red remota real, solamente sabe que no está en su propia red.
¿Cómo determina la PC1 la dirección MAC del gateway por defecto, el router R1? La PC1 busca en su tabla ARP la dirección IP del gateway por defecto y su dirección MAC asociada.
¿Qué sucede si esta entrada no existe en la tabla ARP? La PC1 envía una solicitud de ARP y el router R1 envía a cambio una respuesta ARP.
Paso 2: El router R1 recibe la trama Ethernet
1. El router R1 examina la dirección MAC de destino, que coincide con la dirección MAC de la interfaz receptora, FastEthernet 0/0. Por lo tanto, R1 copiará la trama en su búfer.
2. R1 observa que el campo Tipo de Ethernet es 0x800, lo cual significa que la trama de Ethernet contiene un paquete IP en la porción de datos de la trama.
3. R1 desencapsula la trama de Ethernet.
4. Dado que la dirección IP de destino del paquete no coincide con ninguna de las redes de R1 conectadas directamente, el router consulta su tabla de enrutamiento para enrutar este paquete. R1 busca una dirección de red y una máscara de subred en la tabla de enrutamiento que incluya la dirección IP de destino de este paquete como una dirección host en esa red. En este ejemplo, la tabla de enrutamiento tiene una ruta para la red 192.168.4.0/24. La dirección IP de destino del paquete es 192.168.4.10, que es una dirección IP host en esa red.
La ruta de R1 hacia la red 192.168.4.0/24 tiene una dirección IP del siguiente salto de 192.168.2.2 y una interfaz de salida de FastEthernet 0/1. Esto significa que el paquete IP se encapsulará en una nueva trama de Ethernet con la dirección MAC de destino de la dirección IP del router del siguiente salto. Debido a que la interfaz de salida se encuentra en una red Ethernet, R1 debe resolver la dirección IP del siguiente salto con una dirección MAC de destino.
5. R1 busca la dirección IP del siguiente salto de 192.168.2.2 en su caché ARP para su interfaz FastEthernet 0/1. Si la entrada no se encuentra en el caché ARP, R1 envía una solicitud de ARP desde su interfaz FastEthernet 0/1. R2 envía a cambio una respuesta ARP. Luego, R1 actualiza su caché ARP con una entrada para 192.168.2.2 y la dirección MAC asociada.
6. El paquete IP ahora se encapsula en una nueva trama de Ethernet y se envía desde la interfaz FastEthernet 0/1 de R1.
Paso 3: El paquete llega al router R2
1. El router R2 examina la dirección MAC de destino, que coincide con la dirección MAC de la interfaz receptora, FastEthernet 0/0. Por lo tanto, R1 copiará la trama en su búfer.
2. R2 observa que el campo Tipo de Ethernet es 0x800, lo cual significa que la trama de Ethernet contiene un paquete IP en la porción de datos de la trama.
3. R2 desencapsula la trama de Ethernet.
4. Dado que la dirección IP de destino del paquete no coincide con ninguna de las direcciones de interfaz de R2, el router consulta su tabla de enrutamiento para enrutar este paquete. R2 busca la dirección IP de destino del paquete en la tabla de enrutamiento utilizando el mismo proceso que siguió R1. La tabla de enrutamiento de R2 tiene una trayectoria hacia la ruta 192.168.4.0/24, con una dirección IP del siguiente salto de 192.168.3.2 y una interfaz de salida de Serial 0/0/0. Dado que la interfaz de salida no es una red Ethernet, R2 no tiene que resolver la dirección IP del siguiente salto con una dirección MAC de destino.
Cuando la interfaz es una conexión serial punto a punto, R2 encapsula el paquete IP en el formato de trama de enlace de datos adecuado utilizado por la interfaz de salida (HDLC, PPP, etc.). En este caso, la encapsulación de Capa 2 es PPP; por lo tanto, la dirección de destino del enlace de datos se configura en broadcast. Recuerde que no existen direcciones MAC en las interfaces seriales.
5. El paquete IP se encapsula ahora en una nueva trama de enlace de datos, PPP, y se envía desde la interfaz de salida serial
0/0/0.
Paso 4: El paquete llega a R3.
1. R3 recibe y copia la trama PPP de enlace de datos en su búfer.
2. R3 desencapsula la trama PPP de enlace de datos.
3. R3 busca la dirección IP de destino del paquete en la tabla de enrutamiento. El resultado de búsqueda en la tabla de enrutamiento es una de las redes de R3 conectadas directamente. Esto significa que el paquete puede enviarse directamente al dispositivo de destino y no es necesario enviarlo a otro router. Dado que la interfaz de salida es una red Ethernet conectada directamente, R3 debe resolver la dirección IP de destino del paquete con una dirección MAC de destino.
4. R3 busca la dirección IP de destino del paquete de 192.168.4.10 en su caché ARP. Si la entrada no se encuentra en el caché ARP, R3 envía una solicitud de ARP desde su interfaz FastEthernet 0/0. La PC2 envía a cambio una respuesta ARP con su dirección MAC. R3 actualiza su caché ARP con una entrada para 192.168.4.10 y la dirección MAC recibida en larespuesta ARP.
5. El paquete IP se encapsula en una nueva trama de enlace de datos Ethernet y se envía desde la interfaz FastEthernet 0/0
de R3.
Paso 5: La trama de Ethernet llega a la PC2 con el paquete IP encapsulado.
1. La PC2 examina la dirección MAC de destino, que coincide con la dirección MAC de la interfaz receptora, su NIC
Ethernet. Por lo tanto, la PC2 copiará el resto de la trama en su búfer.
2. La PC2 observa que el campo Tipo de Ethernet es 0x800, lo cual significa que la trama de Ethernet contiene un paquete
IP en la porción de datos de la trama.
3. La PC2 desencapsula la trama de Ethernet y envía el paquete IP al proceso IP de su sistema operativo.
Resumen
Hemos analizado el proceso de encapsulación y desencapsulación de un paquete al enviarlo de un router a otro, desde el dispositivo de origen hasta el dispositivo de destino final. También hemos analizado el proceso de búsqueda en la tabla de enrutamiento que se abordará con más profundidad en un capítulo posterior. Hemos visto que los routers no sólo tienen participación en las decisiones de enrutamiento de Capa 3, sino que además participan en procesos de Capa 2, entre ellos la encapsulación, y en redes Ethernet, ARP. Los routers también participan en la Capa 1 que se usa para transmitir y recibir los bits de datos a través del medio físico.
Las tablas de enrutamiento contienen tanto redes remotas como conectadas directamente. Los routers saben hacia dónde enviar los paquetes destinados a otras redes, entre ellas Internet, porque contienen direcciones para redes remotas en sus tablas de enrutamiento. En los próximos capítulos aprenderemos cómo los routers construyen y mantienen estas tablas de enrutamiento, ya sea mediante el uso de rutas estáticas ingresadas en forma manual o a través del uso de protocolos de enrutamiento dinámico.


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