Hoy comenzaremos a estudiar enrutadores. Si completó mi curso en video desde la lección 17 hasta la XNUMX, entonces ya aprendió los conceptos básicos de los interruptores. Ahora pasamos al siguiente dispositivo: el enrutador. Como sabe por la lección en video anterior, uno de los temas del curso CCNA se llama Cisco Switching & Routing.
En esta serie, no estudiaremos los enrutadores Cisco, pero veremos el concepto de enrutamiento en general. Tendremos tres temas. La primera es una descripción general de lo que ya sabe sobre los enrutadores y una conversación sobre cómo se puede aplicar junto con el conocimiento que adquirió en el proceso de estudiar los conmutadores. Necesitamos comprender cómo funcionan juntos los conmutadores y enrutadores.
A continuación, veremos qué es el enrutamiento, qué significa y cómo funciona, y luego pasaremos a los tipos de protocolos de enrutamiento. Hoy estoy usando una topología que ya has visto en lecciones anteriores.
Analizamos cómo se mueven los datos a través de una red y cómo se realiza el protocolo de enlace de tres vías TCP. El primer mensaje enviado a través de la red es un paquete SYN. Veamos cómo se produce un protocolo de enlace de tres vías cuando una computadora con la dirección IP 10.1.1.10 quiere comunicarse con el servidor 30.1.1.10, es decir, intenta establecer una conexión FTP.
Para iniciar la conexión, la computadora crea un puerto de origen con un número aleatorio 25113. Si has olvidado cómo sucede esto, te aconsejo que revises los videos tutoriales anteriores que trataron este tema.
Luego, coloca el número de puerto de destino en la trama porque sabe que debe conectarse al puerto 21, luego agrega información de capa 3 OSI, que es su propia dirección IP y la dirección IP de destino. Los datos punteados no cambian hasta que llegan al punto final. Al llegar al servidor, tampoco cambian, pero el servidor agrega información de segundo nivel a la trama, es decir, la dirección MAC. Esto se debe al hecho de que los conmutadores sólo perciben información de nivel 2 de OSI. En este escenario, el enrutador es el único dispositivo de red que considera información de Capa 3; naturalmente, la computadora también trabaja con esta información. Entonces, el conmutador solo funciona con información de nivel XNUMX y el enrutador solo funciona con información de nivel XNUMX.
El conmutador conoce la dirección MAC de origen XXXX:XXXX:1111 y quiere saber la dirección MAC del servidor al que accede la computadora. Compara la dirección IP de origen con la dirección de destino, se da cuenta de que estos dispositivos están ubicados en subredes diferentes y decide utilizar una puerta de enlace para llegar a una subred diferente.
A menudo me preguntan quién decide cuál debe ser la dirección IP de la puerta de enlace. Primero, lo decide el administrador de la red, quien crea la red y proporciona una dirección IP a cada dispositivo. Como administrador, puede asignar a su enrutador cualquier dirección dentro del rango de direcciones permitidas en su subred. Esta suele ser la primera o la última dirección válida, pero no existen reglas estrictas para asignarla. En nuestro caso, el administrador asignó la dirección de la puerta de enlace o enrutador 10.1.1.1 y la asignó al puerto F0/0.
Cuando configura una red en una computadora con una dirección IP estática de 10.1.1.10, asigna una máscara de subred de 255.255.255.0 y una puerta de enlace predeterminada de 10.1.1.1. Si no está utilizando una dirección estática, entonces su computadora está usando DHCP, que asigna una dirección dinámica. Independientemente de qué dirección IP utilice una computadora, estática o dinámica, debe tener una dirección de puerta de enlace para acceder a otra red.
Por lo tanto, la computadora 10.1.1.10 sabe que debe enviar una trama al enrutador 10.1.1.1. Esta transferencia se realiza dentro de la red local, donde la dirección IP no importa, aquí solo importa la dirección MAC. Supongamos que la computadora nunca antes se ha comunicado con el enrutador y no conoce su dirección MAC, por lo que primero debe enviar una solicitud ARP que pregunta a todos los dispositivos de la subred: “oye, ¿cuál de ustedes tiene la dirección 10.1.1.1? ¡Por favor dime tu dirección MAC! Dado que ARP es un mensaje de difusión, se envía a todos los puertos de todos los dispositivos, incluido el enrutador.
La computadora 10.1.1.12, al recibir el ARP, piensa: “no, mi dirección no es 10.1.1.1” y descarta la solicitud; la computadora 10.1.1.13 hace lo mismo. El enrutador, al recibir la solicitud, comprende que es a él a quien se le solicita y envía la dirección MAC del puerto F0/0 (y todos los puertos tienen una dirección MAC diferente) al ordenador 10.1.1.10. Ahora, conociendo la dirección de la puerta de enlace XXXX:AAAA, que en este caso es la dirección de destino, el ordenador la añade al final de la trama dirigida al servidor. Al mismo tiempo, establece el encabezado de la trama FCS/CRC, que es un mecanismo de verificación de errores de transmisión.
Después de esto, la trama de la computadora 10.1.1.10 se envía por cables al enrutador 10.1.1.1. Después de recibir la trama, el enrutador elimina el FCS/CRC utilizando el mismo algoritmo que la computadora para la verificación. Los datos no son más que una colección de unos y ceros. Si los datos están dañados, es decir, un 1 se convierte en 0 o un 0 se convierte en uno, o hay una fuga de datos, lo que ocurre a menudo cuando se usa un concentrador, entonces el dispositivo debe reenviar la trama nuevamente.
Si la verificación FCS/CRC tiene éxito, el enrutador mira las direcciones MAC de origen y destino y las elimina, ya que se trata de información de Capa 2, y pasa al cuerpo de la trama, que contiene información de Capa 3. De él se entera que la información contenida en el marco está destinada a un dispositivo con dirección IP 30.1.1.10.
El enrutador sabe de alguna manera dónde se encuentra este dispositivo. No analizamos este tema cuando analizamos cómo funcionan los interruptores, así que lo veremos ahora. El enrutador tiene 4 puertos, así que le agregué algunas conexiones más. Entonces, ¿cómo sabe el enrutador que los datos del dispositivo con dirección IP 30.1.1.10 deben enviarse a través del puerto F0/1? ¿Por qué no los envía por el puerto F0/3 o F0/2?
El hecho es que el enrutador funciona con una tabla de enrutamiento. Cada enrutador tiene una tabla que le permite decidir a través de qué puerto transmitir una trama específica.
En este caso, el puerto F0/0 está configurado con la dirección IP 10.1.1.1 y esto significa que está conectado a la red 10.1.1.10/24. De manera similar, el puerto F0/1 está configurado con la dirección 20.1.1.1, es decir, conectado a la red 20.1.1.0/24. El enrutador conoce ambas redes porque están conectadas directamente a sus puertos. Por lo tanto, la información de que el tráfico de la red 10.1.10/24 debe pasar por el puerto F0/0 y de la red 20.1.1.0/24 por el puerto F0/1 se conoce de forma predeterminada. ¿Cómo sabe el enrutador a través de qué puertos trabajar con otras redes?
Vemos que la red 40.1.1.0/24 está conectada al puerto F0/2, la red 50.1.1.0/24 está conectada al puerto F0/3 y la red 30.1.1.0/24 conecta el segundo enrutador al servidor. El segundo enrutador también tiene una tabla de enrutamiento, que dice que la red 30 está conectada a su puerto, designémoslo 0/1, y está conectada al primer enrutador a través del puerto 0/0. Este enrutador sabe que su puerto 0/0 está conectado a la red 20 y que el puerto 0/1 está conectado a la red 30 y no sabe nada más.
De manera similar, el primer enrutador conoce las redes 40 y 50 conectadas a los puertos 0/2 y 0/3, pero no sabe nada sobre la red 30. El protocolo de enrutamiento proporciona a los enrutadores información que no tienen de forma predeterminada. El mecanismo mediante el cual estos enrutadores se comunican entre sí es la base del enrutamiento, y existe enrutamiento dinámico y estático.
El enrutamiento estático consiste en que el primer enrutador recibe información: si necesita comunicarse con la red 30.1.1.0/24, entonces debe usar el puerto F0/1. Sin embargo, cuando el segundo enrutador recibe tráfico de un servidor destinado a la computadora 10.1.1.10, no sabe qué hacer con él, porque su tabla de enrutamiento solo contiene información sobre las redes 30. y 20. Por lo tanto, este enrutador también necesita para registrar enrutamiento estático: si recibe tráfico para la red 10, debe enviarlo a través del puerto 0/0.
El problema con el enrutamiento estático es que tengo que configurar manualmente el primer enrutador para que funcione con la red 30 y el segundo enrutador para que funcione con la red 10. Esto es fácil si solo tengo 2 enrutadores, pero cuando tengo 10 enrutadores, configurar El enrutamiento estático lleva mucho tiempo. En este caso, tiene sentido utilizar enrutamiento dinámico.
Entonces, después de recibir una trama de la computadora, el primer enrutador mira su tabla de enrutamiento y decide enviarla a través del puerto F0/1. Al mismo tiempo, agrega la dirección MAC de origen XXXX.BBBB y la dirección MAC de destino XXXX.CCSS a la trama.
Habiendo recibido esta trama, el segundo enrutador "corta" las direcciones MAC relacionadas con la segunda capa OSI y pasa a la información de la tercera capa. Ve que la dirección IP de destino 3 pertenece a la misma red que el puerto 30.1.1.10/0 del enrutador, agrega la dirección MAC de origen y la dirección MAC de destino a la trama y envía la trama al servidor.
Como ya dije, luego se repite un proceso similar en la dirección opuesta, es decir, se realiza la segunda etapa del protocolo de enlace, en la que el servidor devuelve un mensaje SYN ACK. Antes de hacer esto, descarta toda la información innecesaria y deja solo el paquete SYN.
Una vez recibido este paquete, el segundo enrutador revisa la información recibida, la complementa y la envía.
Entonces, en lecciones anteriores aprendimos cómo funciona un conmutador y ahora aprendimos cómo funcionan los enrutadores. Respondamos la pregunta de qué es el enrutamiento en un sentido global. Supongamos que se encuentra con una señal de tráfico de este tipo instalada en una intersección de rotonda. Puede ver que el primer ramal conduce a RAF Fairfax, el segundo al aeropuerto y el tercero al sur. Si tomas la cuarta salida llegarás a un callejón sin salida, pero en la quinta puedes atravesar el centro de la ciudad hasta el castillo de Braxby.
En general, el enrutamiento es lo que obliga al enrutador a tomar decisiones sobre dónde enviar el tráfico. En este caso, usted, como conductor, debe decidir qué salida de la intersección tomar. En las redes, los enrutadores tienen que tomar decisiones sobre dónde enviar paquetes o tramas. Debe comprender que el enrutamiento le permite crear tablas basadas en qué enrutadores toman estas decisiones.
Como dije, existe enrutamiento estático y dinámico. Veamos el enrutamiento estático, para el cual dibujaré 3 dispositivos conectados entre sí, con el primer y tercer dispositivo conectados a redes. Supongamos que una red 10.1.1.0 quiere comunicarse con la red 40.1.1.0 y entre los enrutadores hay las redes 20.1.1.0 y 30.1.1.0.
En este caso, los puertos del enrutador deben pertenecer a subredes diferentes. El enrutador 1 de forma predeterminada solo conoce las redes 10 y 20 y no sabe nada sobre otras redes. El enrutador 2 solo conoce las redes 20 y 30 porque están conectados a ella, y el enrutador 3 solo conoce las redes 30 y 40. Si la red 10 quiere comunicarse con la red 40, tengo que informarle al enrutador 1 sobre la red 30. ... y que si quiere transferir una trama a la red 40, debe utilizar la interfaz de la red 20 y enviar la trama a través de la misma red 20.
Debo asignar 2 rutas al segundo enrutador: si quiere transmitir un paquete desde la red 40 a la red 10, entonces debe usar el puerto de red 20, y para transmitir un paquete desde la red 10 a la red 40 - red puerto 30. De manera similar, debo proporcionar al enrutador 3 información sobre las redes 10. y 20.
Si tiene redes pequeñas, configurar el enrutamiento estático es muy fácil. Sin embargo, cuanto más crece la red, más problemas surgen con el enrutamiento estático. Imaginemos que ha creado una nueva conexión que conecta directamente el primer y el tercer enrutador. En este caso, el protocolo de enrutamiento dinámico actualizará automáticamente la tabla de enrutamiento del enrutador 1 con lo siguiente: "si necesita comunicarse con el enrutador 3, use una ruta directa".
Hay dos tipos de protocolos de enrutamiento: Protocolo de puerta de enlace interno IGP y Protocolo de puerta de enlace externo EGP. El primer protocolo opera en un sistema autónomo separado conocido como dominio de enrutamiento. Imagine que tiene una organización pequeña con sólo 5 enrutadores. Si hablamos solo de la conexión entre estos enrutadores, entonces nos referimos a IGP, pero si usa su red para comunicarse con Internet, como lo hacen los proveedores de ISP, entonces usa EGP.
IGP utiliza 3 protocolos populares: RIP, OSPF y EIGRP. El plan de estudios de CCNA sólo menciona los dos últimos protocolos porque RIP está desactualizado. Este es el protocolo de enrutamiento más simple y todavía se usa en algunos casos, pero no proporciona la seguridad de red necesaria. Ésta es una de las razones por las que Cisco excluyó a RIP del curso de formación. Sin embargo, te lo contaré de todos modos porque aprenderlo te ayuda a comprender los conceptos básicos del enrutamiento.
La clasificación del protocolo EGP utiliza dos protocolos: BGP y el propio protocolo EGP. En el curso CCNA, solo cubriremos BGP, OSPF y EIGRP. La historia sobre RIP puede considerarse información adicional, que se reflejará en uno de los vídeos tutoriales.
Hay 2 tipos más de protocolos de enrutamiento: protocolos de vector de distancia y protocolos de enrutamiento de estado de enlace.
La primera pasada analiza los vectores de distancia y dirección. Por ejemplo, puedo establecer una conexión directamente entre el enrutador R1 y R4, o puedo establecer una conexión a lo largo de la ruta R1-R2-R3-R4. Si hablamos de protocolos de enrutamiento que utilizan el método del vector de distancia, en este caso la conexión siempre se realizará por el camino más corto. No importa que esta conexión tenga una velocidad mínima. En nuestro caso, esto es 128 kbps, que es mucho más lento que la conexión a lo largo de la ruta R1-R2-R3-R4, donde la velocidad es de 100 Mbps.
Consideremos el protocolo de vector de distancia RIP. Dibujaré la red 1 delante del enrutador R10 y la red 4 detrás del enrutador R40. Supongamos que hay muchas computadoras en estas redes. Si quiero comunicarme entre la red 10. R1 y la red 40. R4, asignaré un enrutamiento estático a R1 como: "si necesita conectarse a la red 40, use una conexión directa al enrutador R4". Al mismo tiempo, tengo que configurar RIP manualmente en los 4 enrutadores. Luego, la tabla de enrutamiento R1 dirá automáticamente que si la red 10 quiere comunicarse con la red 40, debe usar una conexión directa R1-R4. Incluso si la derivación resulta ser más rápida, el protocolo Vector de Distancia seguirá eligiendo la ruta más corta con la distancia de transmisión más corta.
OSPF es un protocolo de enrutamiento de estado de enlace que siempre analiza el estado de las secciones de la red. En este caso evalúa la velocidad de los canales, y si ve que la velocidad de transmisión del tráfico en el canal R1-R4 es muy baja, selecciona el camino con mayor velocidad R1-R2-R3-R4, incluso si su La longitud excede el camino más corto. Por lo tanto, si configuro el protocolo OSPF en todos los enrutadores, cuando intento conectar la red 40 a la red 10, el tráfico se enviará a lo largo de la ruta R1-R2-R3-R4. Entonces, RIP es un protocolo de vector de distancia y OSPF es un protocolo de enrutamiento de estado de enlace.
Existe otro protocolo: EIGRP, un protocolo de enrutamiento propietario de Cisco. Si hablamos de dispositivos de red de otros fabricantes, por ejemplo Juniper, no son compatibles con EIGRP. Este es un excelente protocolo de enrutamiento que es mucho más eficiente que RIP y OSPF, pero solo se puede usar en redes basadas en dispositivos Cisco. Más adelante os contaré con más detalle por qué este protocolo es tan bueno. Por ahora, señalaré que EIGRP combina características de protocolos de vector de distancia y protocolos de enrutamiento de estado de enlace, lo que representa un protocolo híbrido.
En la próxima lección en video, profundizaremos en la consideración de los enrutadores Cisco, le contaré un poco sobre el sistema operativo Cisco IOS, que está destinado tanto a conmutadores como a enrutadores. Con suerte, en el día 19 o el día 20, entraremos en más detalles sobre los protocolos de enrutamiento y mostraré cómo configurar enrutadores Cisco usando redes pequeñas como ejemplos.
Gracias por estar con nosotros. ¿Te gustan nuestros artículos? ¿Quieres ver más contenido interesante? Apóyanos haciendo un pedido o recomendándonos a amigos, 30% de descuento para usuarios de Habr en un análogo único de servidores de nivel de entrada, que fue inventado por nosotros para usted: (disponible con RAID1 y RAID10, hasta 24 núcleos y hasta 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 veces más barato? Solo aqui ¡en los Paises Bajos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - ¡desde $99! Leer acerca de
Fuente: habr.com