Red de computadoras-Capa de red 3

Algoritmo de enrutamiento

Clasificación del algoritmo de enrutamiento

• Enrutamiento estático:

  • Configuración manual
  • Actualización lenta de enrutamiento
  • Alta prioridad

• Enrutamiento dinámico:

  • Actualización de enrutamiento rápido
  • Actualizaciones regulares
  • Responda a tiempo para vincular costos o cambios en la topología de la red

• Información global:

  • Todos los enrutadores tienen información completa de topología de red y costo de enlace
  • Ej. Algoritmo de enrutamiento de estado de enlace (LS)

• Información descentralizada:

  • El enrutador solo comprende a los vecinos conectados físicamente y el costo del enlace
  • Proceso iterativo de intercambio de información y operación entre vecinos.
  • Por ejemplo, el algoritmo de enrutamiento de vector de distancia (DV)

Algoritmo de enrutamiento de estado de enlace

Algoritmo de Dijkstra

• Todos los nodos (enrutadores) dominan la topología de red y los costos de enlace
  • Vía "transmisión del estado del enlace"
  • Todos los nodos tienen la misma información.
• Calcule la ruta más corta desde un nodo ("fuente") a todos los demás nodos
  • Obtenga la tabla de reenvío para este nodo
• Iteración: después de k iteraciones, obtenga la ruta más corta a k nodos de destino

Símbolo:

• c (x, y): costo de enlace del nodo x al nodo y; si x e y no están conectados directamente, entonces = ∞
• D (v): valor de costo de ruta actual desde el origen hasta el destino v
• p (v): a lo largo de la ruta actual desde el origen hasta v, el nodo predecesor de v
• N ': el conjunto de nodos que han encontrado la ruta de menor costo

Algoritmo de Dijkstra: discusión

• Complejidad del algoritmo: n nodos
  • Cada iteración: necesita detectar todos los nodos w que no están en el conjunto N '
  • n (n + 1) / 2 comparaciones: O (n 2)
  • Implementación más eficiente: O (nlogn)
• Puede haber oscilaciones:
  • por ejemplo, suponiendo que el costo del enlace es el tráfico transportado por el enlace:
    

Algoritmo de enrutamiento de vector de distancia

Punto clave: el nodo obtiene el siguiente salto de la ruta más corta, esta información se utiliza en la tabla de reenvío

• Iteración asincrónica:
  • Factores que desencadenan cada iteración local
  • Cambio de costo de enlace local
  • DV actualizaciones de vecinos
• Distribuido:
  • Cada nodo solo se notifica a los vecinos cuando el DV cambia
  • Los vecinos notifican a sus vecinos cuando es necesario (cuando se actualiza su DV)
    
    
    

Cambios en el costo del enlace:

• Cambio de costo de enlace local de detección de nodo
• Actualice la información de enrutamiento y recalcule el vector de distancia
• Si el DV cambia, notifique a todos los vecinos
  • t 0: y detecta el cambio en el costo del enlace, actualiza DV y anuncia a sus vecinos.
  • t 1: z recibe la actualización DV de y, actualiza su tabla de vectores de distancia, calcula el último costo mínimo para alcanzar x, actualiza su DV y lo envía a todos sus vecinos.
  • t 2: y recibe la actualización DV de z, actualiza su tabla de vectores de distancia, recalcula la DV de y ,, sin cambios, y ya no envía DV a z.

¡Las buenas noticias se propagan rápidamente!

Al revés envenenado

• Si la ruta de menor costo desde un nodo (por ejemplo, Z) a un destino (por ejemplo, X) es a través de un vecino (por ejemplo, Y), entonces:
• Informe al nodo vecino que la distancia al destino es infinita
  

Problema de conteo infinito

Enrutamiento jerárquico

Resumen de una red de cualquier tamaño en un gráfico para calcular el enrutamiento demasiado ideal

• Identificar todos los enrutadores
• Red "plana"
• En redes reales (especialmente redes a gran escala), ¡no es factible!
  Escala de red: considere una red de 600 millones de nodos de destino
• ¡La tabla de enrutamiento apenas se puede almacenar!
• ¡La cantidad de información intercambiada durante el proceso de cálculo de ruta (por ejemplo, agrupación de estado de enlace, DV) es enorme y abrumará el enlace!
• Autonomía de gestión:
  • La administración de cada red puede desear controlar de manera autónoma el enrutamiento dentro de su red
  • Internet (internet) = red de redes (red de redes)

Router de Agregación de una región: Sistema Autónomo AS (sistemas autónomos), las mismas carreras enrutador en la misma como el protocolo de enrutamiento (algoritmo), dentro de un protocolo de enrutamiento de Sistema Autónomo (routingprotocol "-AS intra")
routers en diferentes sistemas autónomos puede ejecutar diferentes AS protocolo de enrutamiento interno

Enrutador de puerta de enlace (gatewayrouter): ubicado en el "borde" del AS, un enrutador de puerta de enlace que se conecta a otros AS a través de enlaces

AS interconectado

Inter-AS

Introducción al protocolo RIP

AS enrutamiento interno

RIP: falla de enlace, recuperación

Si no se recibe ninguna notificación en 180 segundos → Fallo de vecino / enlace

• La ruta a través de este vecino no está disponible
• Recalcular ruta
• Enviar nuevos anuncios a los vecinos.
• Los vecinos envían anuncios por turno (si la tabla de reenvío cambia)
• ¿Se puede propagar rápidamente la información de falla del enlace a toda la red?
• Pueden ocurrir infinitos problemas de conteo
• La técnica de inversión tóxica se utiliza para evitar el bucle de ping-pong (de lo contrario: distancia infinita = 16 saltos)

Procesamiento de tabla de enrutamiento RIP

• La tabla de enrutamiento RIP se administra mediante un proceso de capa de aplicación llamado route-d (daemon)
  • Implementación del proceso de solicitud
  • Los mensajes de anuncio se envían periódicamente a través de datagramas UDP
    

Introducción al protocolo OSPF

• "Abierto": disponible públicamente
• Usar el algoritmo de enrutamiento de estado de enlace
• Difusión de paquetes LS (anuncio)
• Cada enrutador construye una topología de red completa (AS)
• Usando el algoritmo Dijkstra para calcular el enrutamiento
• Cada entrada en el anuncio OSPF corresponde a un vecino
• El anuncio de OSPF inunda todo el AS
• Los paquetes OSPF se encapsulan directamente en datagramas IP
• Un protocolo de enrutamiento muy similar a OSPF: protocolo de enrutamiento IS-IS

Ventajas de OSPF (no disponible en RIP)

• Seguridad: todos los mensajes OSPF pueden autenticarse (evitar intrusiones maliciosas)
• Se permiten múltiples rutas con el mismo costo (RIP solo puede elegir una)
• Para cada enlace, se pueden establecer múltiples métricas de costo diferentes para diferentes TOS (por ejemplo, los enlaces satelitales pueden establecer un costo "bajo" para ToS de "mejor esfuerzo"; establecer un costo "alto" para ToS en tiempo real)
• Enrutamiento de unidifusión integrado y enrutamiento de multidifusión
• El protocolo OSPF de multidifusión (MOSPF) utiliza los mismos datos de topología de red que OSPF
• OSPF admite AS jerárquico a gran escala

OSPF en capas

Introducción a BGP

Protocolo de enrutamiento de Internet AS-to-AS

• Border Gateway Protocol (BGP): el protocolo de enrutamiento estándar entre dominios de facto

  • La clave para "pegar" Internet en su conjunto

• BGP proporciona un medio para cada AS:

  • eBGP: Obtenga información de accesibilidad de subred del vecino AS.
  • iBGP: propaga información de accesibilidad de subred a todos los enrutadores internos AS.
  • Con base en la información y las estrategias de accesibilidad, determine el camino "bueno" hacia otras redes

• Permita que la subred anuncie su existencia al resto de Internet: "¡Estoy aquí!"

• Sesión BGP (sesión):

  • Dos enrutadores BGP ("pares")

• Intercambie paquetes BGP:

  • Anunciar rutas a diferentes prefijos de destino (protocolo "vector de ruta")
  • El intercambio de mensajes se basa en una conexión TCP semipermanente

• Mensaje BGP:

  • ABIERTO: establezca una conexión TCP con el igual y autentique al remitente
  • ACTUALIZACIÓN: anunciar nueva ruta (o cancelar ruta original)
  • KEEPALIVE: mantiene la conexión activa cuando no hay ACTUALIZACIÓN; también se utiliza para confirmar la solicitud ABIERTA
  • NOTIFICACIÓN: Informe errores en mensajes anteriores; también se usa para cerrar la conexión
    
    
    

Enrutamiento BGP

• Después de recibir el anuncio de ruta, el enrutador de puerta de enlace utiliza su política de importación para decidir aceptar / rechazar la ruta
  • por ejemplo, nunca enrute el tráfico a AS x
  • Enrutamiento basado en políticas
• El enrutador puede aprender múltiples rutas a un destino AS y elegir según los siguientes criterios:

1. Atributo de valor de preferencia local:
   decisión de política
2. El camino más corto
3. Enrutadores NEXT-HOP recientes:
   enrutamiento de papa caliente
4. Pautas adicionales

¿Por qué utilizar diferentes protocolos de enrutamiento intra-AS e inter-AS?

• Política:
  • inter-AS: espere poder administrar y controlar cómo se enruta el tráfico, quién se enruta a través de su red, etc.
  • intra-AS: gestión única, no se requiere decisión estratégica
• Escala:
  • El enrutamiento jerárquico ahorra el tamaño de la tabla de enrutamiento y reduce el tráfico de actualización de enrutamiento
  • Adaptarse a Internet a gran escala
• Rendimiento:
  • intra-AS: centrarse en el rendimiento
  • inter-AS: dirigido por la estrategia