Algoritmos de enrutamiento

ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO
 Router
 Es un dispositivo que se encarga de mover paquetes de datos de
una red a otra (pueden ser entre redes LAN o WAN o una
combinación de ambas). En dicho dispositivo se implementa el
algoritmo de enrutamiento
 El algoritmo de enrutamiento decide la interfaz por la que sale el
paquete

Motor de
enrutamiento
Tabla de
enrutamiento

Entradas

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Router
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Salidas

1

ALGORITMOS DE ENRUTAMIENTO
 El algoritmo de enrutamiento es aquella parte del software de la
capa de red encargada de decidir la línea de salida por la que
transmitirá el paquete de entrada. Los paquetes de datos
simplemente siguen la ruta previamente establecida.
 Existen ciertas propiedades que resulta deseable tener en un
algoritmo de encaminamiento:
 Corrección
 Simplicidad
 Robustez
 Estabilidad
 Justicia
 Optimalidad

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PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO


Existen 3 tipos básicos de arquitectura de los protocolos
de enrutamiento:

1) Protocolos de enrutamiento de distancia vectorial:
 Algoritmos sencillos que calculan un valor de distancia
acumulativa entre enrutadores basándose en la cuenta de
saltos.
2) Protocolos de enrutamiento de estado del enlace:
 Algoritmos sofísticados que mantienen una compleja base
de datos de la topología de red.
3) Protocolos de enrutamiento híbridos:
 Una combinación de los métodos de distancia vectorial y
de estado del enlace que intenta incorporar las ventajas
de ambos y minimizar sus desventajas.
•

6) Manual de CISCO - Tom Shaughnessy con Toby Velte / traducción de
la primera Cisco Systems, Inc.en inglés /Cisco Confidential Hill / Madrid España 2002 / ISBN:
versión All rights reserved. McGraw
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RUTEADORES- DISTANCIA VECTORIAL




En cada intercambio, el enrutador incrementa el
valor de la distancia recibida para una ruta,
aplicando así su propio valor a esa ruta.



•

En este algoritmo (conocido también como
Bellman-Ford) los ruteadores pasan sus tablas de
enrutamiento a sus vecinos inmediatos en todas
direcciones.

La tabla actualizada se pasa después al exterior
donde los ruteadores receptores repiten el
proceso.

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RUTEADORES- DISTANCIA VECTORIAL


Cada ruteador no necesita conocer todo lo relativo a
otros enlaces, sólo si están allí y cuál es la distancia
aproximada hasta ellos.



Se actualizan cada X tiempo definido previamente (p.
e. 30 segs.), por lo que no se puede saber el estado de
los enlaces hasta que se hacen las actualizaciones.





•

De lo anterior se ve que es lento de converger.
Es susceptible a caer en bucles de enrutamiento.
La mayoría de ellos están limitados a 16 saltos y
se utilizan en redes de menos de 50 ruteadores.
Los protocolos más utilizados son RIP e IGRP.

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5

Ruteadores- Distancia Vectorial

•

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RUTEADORES- ESTADO DEL ENLACE




Se basan en el estado de los enlaces de red que
forman las rutas.



El enrutamiento de estado del enlace lo administran
los eventos.



•

También es conocido como SPF (Shortest Path First –
Primero el Camino Más Corto).

Siempre que cambia el estado de un enlace, los
ruteadores intercambian una actualización de
enrutamiento
denominada
LSA
(Link
State
Advertisement – Aviso del Estado del Enlace).

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



Este protocolo de enrutamiento intenta conocer
siempre en todo momento la topología de la red,
mediante la actualización, siempre que sucede un
cambio.



•

Cuando un ruteador recibe una LSA, se utiliza el
algoritmo del estado del enlace para recalcular la ruta
más corta hacia los destinos afectados

Los cálculos del estado del enlace se basan en el
algoritmo de Dijkstra (el cual también se conoce como
el algoritmo SPF).

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



Las nuevas rutas calculadas por SPF se introducen
en la tabla de enrutamiento actualizada.



Estas entradas incluyen valores recalculados de
todas las métricas configuradas para utilizarlas en la
implementación del estado del enlace.



•

Con este algoritmo se obtienen rutas nuevas, en vez
de aplicar simplemente nuevos valores distancia a las
rutas ya conocidas.

Las métricas posibles son costo, retardo, ancho de
banda, fiabilidad y otras.

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RUTEADORES- HÍBRIDOS




Existe un estándar abierto para este protocolo.



•

Los protocolos de enrutamiento híbrido utilizan
métricas de distancia vectorial más precisas en un
protocolo diseñado para converger rápidamente.

Existe otra versión propietaria de CISCO que se
llama EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing
Protocol – Protocolo de Enrutamiento de Pasarela
Interior Mejorada).

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CLASIFICACIÓN DE LOS ALGORITMOS DE
RUTEO
Según información global o
descentralizada?

Según si es estático o
dinámico?

Global:
 Todos los routers tienen la
topología completa y costos
de enlaces
 Algoritmo “estado de enlace”
Descentralizada:
 El router conoce a sus vecinos
conectados físicamente y su
costo del enlace a ellos.
 Proceso iterativo de cómputo
e intercambio de información
con sus vecinos
 Algoritmo “vector de distancia”

Estático:
 routes cambian lentamente
en el tiempo
Dinámico:
 routes cambia más
rápidamente
–Actualizaciones periódicas
–En respuesta a cambios
de costos de enlaces

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ALGORITMO DE RUTEO DE ESTADO DE
ENLACE
Algoritmo de Dijkstra
 Conoce topología de red y
costos de enlaces conocidos
a todos los nodos
–Se logra vía “difusión de
estado de enlace”
–Todos los nodos tienen la
misma información
 Se calcula el camino de costo
menor desde un nodo
(fuente) a todos los otros
–Entrega la tabla de reenvío para ese nodo
 iterativo: después de k
iteraciones, conoce camino
de menor costo a k destinos

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Notación:
 c(x,y): costo del enlace




desde nodo x a y; = ∞ si no
es vecino directo
D(v): valor actual del costo
del camino desde fuente a
destino v.
p(v): nodo predecesor a v en
el camino de fuente a v.
N': conjunto de nodos cuyo
camino de costo mínimo ya
se conoce

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Algoritmo de Dijsktra

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Notación:
D(v): Coste del camino con
menor coste desde el
nodo fuente al nodo
destino v.
P(v): Nodo previo (vecino v)
a lo largo del actual
camino con menor coste
desde el nodo fuente v.
N’: Subgrupo de nodos, v
esta en N’ si el camino
con menor coste desde el
nodo fuente es conocido.

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ALGORITMO VECTOR DE
DISTANCIA (1)
Ecuación de Bellman-Ford (programación dinámica)
Define
dx(y) := costo del camino de menor costo de x a y
Entonces:
dx(y) = min {c(x,v) + dv(y) }
v es vecino de x

Donde min es tomado sobre todos los vecinos v de x

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ALGORITMO VECTOR DE
DISTANCIA (2)
 Dx(y) = costo mínimo estimado de x a y
 Vector de distancia: Dx = [Dx(y): y є N ]
 Nodo x conoce el costo a cada vecino v: c(x,v)
 Nodo x mantiene Dx = [Dx(y): y є N ]
 Nodo x también mantiene los vectores de distancia de
sus vecinos
–Para cada vecino v, x mantiene
Dv = [Dv(y): y є N ]

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ALGORITMO VECTOR DE
DISTANCIA (3)
Idea básica:
 Cada nodo envía periódicamente su vector de
distancia estimado a sus vecinos
 Cuando el nodo x recibe un nuevo DV estimado
desde un vecino, éste actualiza su propio DV usando
la ecuación de B-F:
Dx(y) ← minv{c(x,v) + Dv(y)} para cada nodo y ∊ N
Bajo condiciones naturales, el valor estimado de Dx(y) converge al menor
costo real dx(y)

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ALGORITMO VECTOR DE DISTANCIA
(4)
Iterativo y asincrónico: cada iteración local es causada por:
 Cambio en costo de enlace local
 Actualización de DV por mensaje de vecino

Distribuido:
 Cada nodo notifica a sus vecinos sólo cuando su DV cambia
–Vecinos entonces notifican a sus vecinos si es necesario

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ALGORITMO VECTOR DE DISTANCIA (4)

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Ejemplo:
Vector de
distancia

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Ruteo Jerárquico
En cierto momento la red puede crecer hasta el punto
en que ya no es factible que cada enrutador tenga una
entrada para cada uno de los demás enrutadores, por
lo que el enrutamiento tendrá que hacerse
jerárquicamente, como ocurre en la red telefónica.
Al usarse el enrutamiento jerárquico, los enrutadores
se dividen en lo que llamaremos regiones, donde cada
enrutador conoce todos los detalles de la manera de
enrutar paquetes a destinos dentro de su propia
región, pero no sabe nada de la estructura interna de
las otra regiones.

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Ruteo Jerárquico

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21

Fin
Algoritmos de Ruteo

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