Reglas de Comunicación (en Redes)

Para poder entender los conceptos y configuraciones de las Redes es necesario comenzar a estudiar acerca de las normas (reglas) base esenciales que nos permitirán obtener una visión precisa de cómo trabajan.

-A través de este post quiero explicar los elementos esenciales establecidos para comunicar dispositivos.

Reglas (en Redes)

En el mundo de las comunicaciones, existen diversos tipos de redes. Cada una de ellas depende del tamaño, la forma y la función que vayan a desempeñar. Desde redes complejas hasta redes muy sencillas como conectar dos computadoras directamente entre sí mediante un único cable, o teniendo algún grado de complejidad intermedia, son empleadas en las organizaciones.  Sin embargo, realizar simplemente la conexión física entre los dispositivos finales no es suficiente para habilitar la comunicación. Es necesario, que para que se produzca una comunicación, los dispositivos sepan “cómo” comunicarse.

Los métodos de comunicación tienen tres elementos en común:

  1. Origen del mensaje (o emisor): los dispositivos que deben enviar un mensaje a otros dispositivos.
  2. El destino (o receptor) del mensaje:  El destino recibe el mensaje y lo interpreta.
  3. El canal: Es decir, el medio por el cual el mensaje viaja desde el origen al destino.

La comunicación comienza con un mensaje, o información, que es enviada desde un origen hasta un destino. El envío de este mensaje se encuetra regido por reglas llamadas “protocolos”. Estos protocolos son específicos del tipo de método de comunicación en cuestión.

Para entender esto, sigamos un ejemplo: “Dos personas que se comunican cara a cara. Para que ellos puedan comunicarse, antes deben acordar cómo hacerlo. Es decir, si en la comunicación se utiliza la voz, primero deben acordar el idioma a utilizar. Posterior, una vez teniendo un mensaje que compartir, se debe dar formato a ese mensaje de una manera que sea comprensible”. Cada una de estas etapas son llevadas por los protocolos implementados para lograr la comunicación.

Establecimiento de reglas

Como anteriormente mencioné, antes de comunicarse entre sí, las personas deben utilizar reglas o acuerdos establecidos que rijan la conversación.

Los protocolos que se utilizan son específicos de las características del método de comunicación, origen, el destino y el canal. Estas reglas, o protocolos, deben respetarse para que el mensaje se envíe y comprenda correctamente. Una vez acordado un método de comunicación (cara a cara, teléfono, carta, etc), los protocolos implementados deben contemplar los siguientes requisitos:

  • Un emisor y un receptor identificados
  • Idioma y gramática común
  • Velocidad y temporización de la entrega
  • Requisitos de confirmación (ACK)

Los protocolos que se utilizan en las comunicaciones de red, además de identificar el origen y el destino, definen los detalles sobre la forma en que los mensajes se transmiten a través de una red para cumplir con los requisitos anteriores. Entre los protocolos informáticos habituales, se incluyen los siguientes:

  • Codificación de los mensajesLa codificación es el proceso mediante el cual la información se convierte en otra forma aceptable para la transmisión. La decodificación invierte este proceso para interpretar la información
  • Formato y encapsulación del mensajeLos formatos de los mensajes dependen del tipo de mensaje y el canal que se utilice para entregar el mensaje. La encapsulación debe tener identificador del destinatario, del emisor, y contenido del mensaje.
  • Tamaño del mensajeEl mensaje es encapsulado en tramas las cuales se dividen en dependencia de la longitud del mensaje. Esto es conocido como “segmentación”.
  • Temporización del mensajeDefinido para indicar cuando establecer la comunicación, la velocidad y el tiempo para esperar una respuesta.
  • Opciones de entrega del mensajeunicast o multicast.

En el siguiente post estaré comentando acerca de los principales protocolos utilizados y estándares de red.

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Protocolos de Enrutamiento Dinámico (CISCO)

Introducción

En este post quisiera describir un poco acerca del funcionamiento y utilidad de los Protocolos de Enrutamiento Dinámico, basado en la currícula V5.0 de Cisco CCNA.

Hoy en día las redes de datos que utilizamos en nuestra vida cotidiana varían desde pequeñas redes (a las que llamamos “locales”) hasta grandes internetworks globales. En una casa por ejemplo, un usuario XYZ puede contar un router y dos o más computadoras. En el trabajo, una pequeña empresa puede que tenga varios routers y switches para atender las necesidades de comunicación de datos de cientos o hasta miles de computadoras.

Base

El funcionamiento de los routers se basa en reenviar paquetes mediante el uso de la información de la tabla de enrutamiento (o routing). Los routers tienen la capacidad de descubrir las rutas hacia las redes remotas de dos maneras: de forma estática y de forma dinámica.

En una red grande con muchas redes y subredes, la configuración y el mantenimiento de rutas estáticas entre dichas redes conllevan una sobrecarga administrativa y operativa. Esta sobrecarga administrativa es especialmente compleja cuando se producen cambios en la red, como un enlace fuera de servicio o la implementación de una nueva subred. La implementación de los protocolos de enrutamiento dinámico puede mejorar la carga de las tareas de configuración y de mantenimiento, además de proporcionar escalabilidad a la red.

Los protocolos de enrutamiento dinámico son utilizados en el ámbito de las redes desde finales de la década de los 80s. Uno de los primeros protocolos de routing fue el protocolo de información de enrutamiento (RIP).

A medida que las redes evolucionaron y se volvieron más complejas, surgieron nuevos protocolos de enrutamiento que ayudaron a mejorar las comunicaciones en las redes. El protocolo de enrutamiento RIP se actualizó a RIPv2 a fin de admitir el crecimiento del entorno de red. Sin embargo, la versión más nueva de RIP aún no es escalable a las implementaciones de red más extensas de la actualidad. Con el objetivo de satisfacer las necesidades de las redes más grandes, se desarrollaron dos protocolos de routing: el protocolo OSPF (Protocolo abierto de la Ruta más corta) e Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS). Cisco también desarrolló el protocolo de enrutamiento de gateway interior (IGRP) e IGRP mejorado (EIGRP), que también tiene buena escalabilidad en implementaciones de redes más grandes.

Asimismo, surgió la necesidad de conectar distintas internetworks y proporcionar routing entre ellas. En la actualidad, se utiliza el protocolo de gateway fronterizo (BGP) entre proveedores de servicios de Internet (ISP). El protocolo BGP también se utiliza entre los ISP y sus clientes privados más grandes para intercambiar información de enrutamiento.

Componentes de los Protocolos de Enrutamiento

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Los protocolos de enrutamiento se utilizan para facilitar el intercambio de información de enrutamiento entre los routers. Un protocolo de enrutamiento es un conjunto de procesos, algoritmos y mensajes que se usan para intercambiar información de enrutamiento y completar la tabla de enrutamiento con la elección de las mejores rutas que realiza el protocolo. El propósito de los protocolos de enrutamiento dinámico incluye lo siguiente:

  • Descubrir redes remotas.
  • Mantener la información de enrutamiento actualizada (a través de los routers vecinos).
  • Escoger el mejor camino (o ruta) hacia las redes de destino.
  • Poder encontrar un mejor camino alterno si la ruta actual deja de estar disponible.

Los componentes principales de los protocolos de enrutamiento dinámico incluyen los siguientes:

  • Estructuras de datos: por lo general, los protocolos de routing utilizan tablas o bases de datos para sus operaciones. Esta información se guarda en la RAM.
  • Mensajes del protocolo de enrutamiento: los protocolos de routing usan varios tipos de mensajes para descubrir routers vecinos, intercambiar información de routing y realizar otras tareas para descubrir la red y conservar información precisa acerca de ella.
  • Algoritmo: un algoritmo es una lista finita de pasos que se usan para llevar a cabo una tarea. Los protocolos de enrutamiento usan algoritmos para facilitar información de enrutamiento y para determinar el mejor camino.

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Ventajas y Desventajas de los Protocolos de Enrutamiento Dinámico

Ventajas

  • Comparten automáticamente la información acerca de las redes remotas.
  • Determinan la mejor ruta para cada red y agregan esta información a sus tablas de enrutamiento.
  • En comparación con el routing estático, los protocolos de enrutamiento dinámico requieren menos sobrecarga administrativa.
  • Ayudan al administrador de red a administrar el proceso prolongado que implica configurar y mantener las rutas estáticas.

Desventajas

  • Dedican parte de los recursos de los routers al funcionamiento del protocolo, incluso el tiempo de CPU y el ancho de banda del enlace de red.
  • En ocasiones, el enrutamiento estático es más adecuado.

Protocolos de Enrutamiento Vector Distancia

“Vector distancia” significa que las rutas se anuncian proporcionando dos características:

  • Distancia: identifica la distancia hasta la red de destino. Se basa en una métrica como el conteo de saltos, el costo, el ancho de banda y el retraso, entre otros.
  • Vector: especifica el sentido en que se encuentra el router de siguiente salto o la interfaz de salida para llegar al destino.

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Estos protocolos buscan el camino más corto determinando la dirección y la distancia a cualquier nodo de la red. Estos algoritmos de enrutamiento basados en vectores reenvían actualizaciones periódicas de una tabla de enrutamiento de un router (vecino) a otro y se acumulan vectores distancia. Las actualizaciones regulares entre routers comunican los cambios en la topología.

No tienen conocimiento de la topología de la red.Algunos envían actualizaciones periódicas a la dirección IP 255.255.255.255 de difusión, incluso si la topología no se modificó.

  • Las actualizaciones consumen ancho de banda y recursos de la CPU del dispositivo de red.
  • RIPv2 y EIGRP utilizan direcciones de multidifusión.
  • EIGRP envía solamente una actualización cuando la topología se modifica.

Un router que utiliza un protocolo de enrutamiento vector distancia no tiene la información de la ruta completa hasta la red de destino. Los protocolos vector distancia utilizan routers como “letreros” a lo largo de la ruta hacia el destino final. La única información que conoce el router sobre una red remota es la distancia o métrica para llegar a esa red y qué ruta o interfaz usar para alcanzarla. Los protocolos de enrutamiento vector distancia no tienen un mapa en sí de la topología de la red.

Métrica de Ruta

Cuanto menor es el valor de la métrica, mejor es la ruta. Las métricas pueden calcularse basándose en una o en múltiples características de la ruta; algunas métricas que son utilizadas de forma habitual son:

  • Número de saltos
  • Pulsos
  • Coste
  • Ancho de Banda
  • Carga
  • Fiabilidad

PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO ESTADO ENLACE

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A diferencia de la operación del protocolo de enrutamiento vector distancia, un router configurado con un protocolo de enrutamiento de estado de enlace puede crear una “vista completa” o una topología de la red al recolectar información proveniente de todos los demás routers.

El uso de un protocolo de enrutamiento de estado-enlace es como tener un mapa completo de la topología de la red. Los letreros a lo largo de la ruta de origen a destino no son necesarios, debido a que todos los routers de estado de enlace usan un mapa de la red idéntico. Un router de estado de enlace usa la información de estado de enlace para crear un mapa de la topología y seleccionar la mejor ruta hacia todas las redes de destino en la topología.

Los routers con RIP habilitado envían actualizaciones periódicas de su información de routing a sus vecinos. Los protocolos de enrutamiento de estado-enlace no usan actualizaciones periódicas. Una vez que se produjo la convergencia de la red, la actualización del estado de enlace solo se envía cuando se produce un cambio en la topología.

Los protocolos de estado-enlace funcionan mejor en situaciones donde:

  • El diseño de red es jerárquico, lo cual suele suceder en redes extensas.
  • La rápida convergencia de la red es crucial.
  • Los administradores tienen un conocimiento cabal del protocolo de routing de estado de enlace implementado.

Referencias

  • Currícula CCNA V5.0
  • Libro de Redes Telemáticas escrito por Carlos Valdivia Miranda