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Module 1: Direccionadores y redes

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Direccionadores IP

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Direccionadores IP
Bienvenido de nuevo al curso en Redes de sistemas y Protocolos de Internet. Por lo tanto, hasta ahorahemos examinado el mecanismo de direccionamiento de IP en detalles y hemos examinado el formato de direccionamiento IP, cómo funciona el direccionamiento y diferentes tipos de protocolos de direccionamientoimplementados a través de Internet. Por lo tanto, hoy examinaremos el dispositivo en detalles quesoporta el direccionamiento.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 00:47)Así que, básicamente, examinaremos el diseño de un Router IP que, como se ve un router IP, cuáles son los diferentes componentes dentro de un router IP y cómo puede diseñar un enrutador IP optimizado decon la ayuda de diferentes plataformas de hardware. Y en la próxima parejade clases, también iremos a una demostración sobre el router IP para mostrarle un práctico routery sus diferentes componentes que están ahí dentro de él y cómo puede configurary cómo puede procesar diferentes componentes que están ahí dentro del router. Por lo tanto, deje quenos fijemos en el diseño de un router en detalles.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 01:23)Así que, si se mira en el ciclo de vida de un router aparentemente es muy sencillo. Por lo tanto, el ciclo de vidade un direccionador es que puede representarlo en forma de bucle de repetición. Por lo tanto, encontrará una vía de acceso aun destino concreto, a continuación, adelante, reenviar, reenviar, reenviar varios paquetes dea ese destino de nuevo cada vez que un nuevo destino llegue a encontrar la vía de accesoy, a continuación, reenviar, reenviar, reenviar los paquetes a ese destino hasta que el direccionador dese apague.Por lo tanto, desde esta funcionalidad de bucle simple puede ver que hay dos funcionalidades básicas dede un direccionador IP. Por lo tanto, las funcionalidades están encontrando primero un camino y luegohaciendo el reenvío. Encontrar una vía de acceso significa que necesita ejecutar un protocolo de direccionamiento. Como hemos examinadohay varios tipos de protocolos de direccionamiento entre el dominio inter y el direccionamiento de intradominio de. En el caso del direccionamiento intradominio en el que hemos mirado, existen protocolosdireccionamiento de vectores dea distancia, protocolos de direccionamiento de estado de enlace y en formato de protocoloel protocolo de información de direccionamiento o protocolo OSPF y para el direccionamiento entre dominios tenemosel protocolo de pasarela de borde o el BGP. Ahora, este protocolo de direccionamiento le ayudará aa ejecutar esta tarea para averiguar la vía de acceso y, a continuación, el reenvío real viene y los medios de reenvío reales de, tiene la tabla de direccionamiento en la que tiene toda esta información.Por lo tanto, una vez que ha construido la tabla de direccionamiento y tiene un paquete de entrada de paquete,se mira en la parte de cabecera del paquete, se encuentra la dirección IP de destino, desde la dirección IP de destino de, se hace una coincidencia con la tabla de direccionamiento, se encuentra la siguiente parte superior yreenvía el paquete a la siguiente parte superior.Así que, esa es la parte del motor de reenvío. Por lo tanto, en consecuencia tenemos este 2operaciones básicas: construcción de la tabla de encaminamiento para encontrar un camino. Esta parte del routerlo llamamos como un plano de control del router que realmente controla todo el mecanismo de reenvío dey luego hace un juego de enrutamiento y reenvía el paquete a una interfaz dedicada deque parte llamamos como el plano de datos parte del router.Así que, el plano de control del router se encarga de encontrar un camino y el plano de datos del routerse encarga de hacer un partido con la tabla de enrutamiento y luego un avance del paquete dea una interfaz que transferirá el paquete al siguiente salto.Ahora, en toda esta arquitectura hay una observación interesante. La observación esque, la funcionalidad del plano de control es una especie de periódico; periódico en el sentido como,usted encontrará un camino a un destino sólo cuando obtendrá un nuevo paquete donde la información deno está disponible en la tabla de enrutamiento. Durante ese tiempo, ejecutará un protocolo de direccionamiento deo en caso de direccionamiento de estado de enlace o tipo OSPF de protocolo de direccionamiento de vectores dede distancia de protocolo de direccionamiento, intercambiará periódicamente los mensajes de control de direccionamiento yde este intercambio periódico de los mensajes de control de direccionamiento encontrará la vía de acceso.Así, la frecuencia de operaciones en el plano de control, es comparativamente más altaen comparación con la frecuencia de operaciones que hay en el plano de datos o en el plano de reenvío de. En algún momento, en algún libro de referencia, el plano de datos también se denomina comoel plano de reenvío.En caso de avión de datos, si sólo piensa en un router típico que admite a 100 Gbpsde datos y el único paquete es de tamaño o si su opinión de que el tamaño promedio de paquete es de 1 MBy tiene que decir la velocidad de enlace de 100 Gbps, puede pensar en el número de paquetes que el plano de datos denecesita procesar por segundo. Por lo tanto, es por eso que la frecuencia de operaciones queestá allí en el plano de datos, es significativamente más alta en comparación con la frecuencia de operaciones deque está allí en el plano de control. Y es decir, que da la interesante opción de diseño dede desarrollar nuestro hardware de enrutador. Por lo tanto, vamos a los detalles de eso.(Referir Slide Time: 05:52)Bueno. Por lo tanto, toda esta evolución de la arquitectura del router, vino de 5 diferentes generación dea partir de los años 80 hasta hoy. Por lo tanto, la generación 5 del router, así que son comoun ordenador estándar que tenemos una computadora con múltiples interfaces. La segunda generaciónde los routers que llegaron a principios de la década de 1990, son delegados a las interfaces. Así queeso significa que tienes una arquitectura de enrutador en la que tendrás múltiples interfaces,un dispositivo dedicado.La tercera generación de los routers que llegó a finales de la década de 1990, tenemos una arquitecturade enrutador distribuido. Entonces tenemos la cuarta generación de router que vino a principios del 2000; esdistribuido sobre múltiples bastidores. Por lo tanto, el concepto de stack stack es que todo este router. Por lo tanto,usted ha dicho que varias interfaces dicen que tiene 32 interfaces, ahora dice que necesita 120 interfaces diferentes Por lo tanto, usted toma 4 diferentes routers y lo coloca en diferentes bastidoresy tiene un router interconectado. Y luego en el router de 5ª generación que estamosusando o que dirá que el router de próxima generación o muchos de los centros de datos de gran escalahan empezado a utilizar este tipo de routers, que se llaman "routers" de redesdefinidos por software.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 17:20)Bueno, por lo tanto, este es el componente arquitectónico básico de un router. Tiene un procesador, un procesador de propósito general deque tiene un componente de memoria y un componente de CPU. El procesadorestá conectado a una tarjeta de interfaz múltiple. Por lo tanto, estas tarjetas de interfaz de red son la tarjeta de interfaz de red deque están conectadas a través de una red de interconexión dentro deel hardware del router.Por lo tanto, esta tarjeta de interfaz individual somos una especie de interfaz de E/S, la interfaz de E/S de red. Por lo tanto, tiene este cable RJ45. Por lo tanto, pone este cable RJ45 en esta tarjeta de interfaz.En caso de conexión inalámbrica, se transmiten de forma inalámbrica. Por lo tanto, tiene un transmisor y un receptor. Por lo tanto, es todo el componente arquitectónico amplio de un direccionador.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 08:10)Por lo tanto, el hardware del direccionador es responsable de la función de control, lo llamamosun procesador de rutas. La función de control significa ejecutar el programa de direccionamiento y, a continuación, enviarlos paquetes de datos a través de la red y construir la tabla de direccionamiento.Por lo tanto, el procesador es básicamente responsable de ejecutar esos programas para construir la tabla de direccionamientobasada en el algoritmo de direccionamiento y el reenvío se realiza en la curvade la interfaz. Porque aquí la elección de diseño interesante es que como he mencionado anteriormente que sus funcionalidades de control deno son tan frecuentes, mientras que sus funcionalidades de datos son muy frecuentesy es por eso que las funcionalidades de control que generalmente implementamos como parte de un software demientras que, las funcionalidades de datos que se implementan como parte del hardware de.Así que, en la tarjeta de interfaz de red esta funcionalidad de avión de datos que significa, haciendo un partido decon la tabla de enrutamiento se encuentra el siguiente salto y enviarlo al siguiente salto, estese realiza con la ayuda de un hardware especializado que se llama TernaryContent Addresable Memory o TCAM. Por lo tanto, con la ayuda de esta memoria TCAM, se aplica, hacemos una coincidencia de hardware con la tabla de direccionamiento para una búsqueda rápida.Por lo tanto, es necesario verificar la coincidencia de ruta. El ejemplo que he dado si tiene una línea de100 Gbps y si tiene un tamaño de paquete de 1 Mbps, por lo tanto, por lo tanto, en promedio tiene queprocesar un número significativo de paquetes por segundo en cada interfaz de red.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 09:50)Así que, de esa manera, dividimos toda esta funcionalidad de direccionamiento en el plano de datos y en el plano de control de. El plano de control se implementa como parte del software que esresponsable de la construcción de la tabla de direccionamiento y el plano de datos se implementa en el hardware deque es responsable de implementar el motor de reenvío.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 10:09)Por lo tanto, se trata de una especie de componente estructural de estructura entre la correlación del hardware original dey el plano de control. Por lo tanto, tiene estos procesos de interfaz que estánconectados a un procesador de paquetes. Este procesador de paquetes contiene el motor de reenvío parahacer una coincidencia con la tabla de direccionamiento y, a continuación, encontrar la siguiente parada.Por lo tanto, esta parte se implementa en TCAM en el hardware y, a continuación, tendrá el procesador de rutaque es un procesador de propósito general que implementa el motor de direccionamiento; que significa, para averiguar la vía de acceso y, a continuación, para encontrar la vía de acceso de direccionamiento basada en el algoritmo de direccionamiento específico dede direccionamiento que ha configurado en el direccionador y en la construcción de la tabla de direccionamiento de. Y esta parte constituye su plano de control y esta parte constituye su avión de datosen el hardware del router.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 11:11)Ahora, si usted mira la infraestructura física de un router, normalmente usamos algollamado chasis ranurado. Por lo tanto, se trata de una estructura de un chasis ranurado que se utiliza para crear direccionadores de gran tamaño. Por lo tanto, aquí hay una estructura de un chasis. Por lo tanto, tiene este chasis múltiple.Así, tarjeta de interfaz individual se insertan dentro de estas ranuras y luego el procesador de rutatambién se inserta en una ranura.Y luego tenemos toda esta ruta de arquitectura de ruta que parece algo comoesto. Por lo tanto, vamos a mostrar una demostración de esto en las clases posteriores. Por lo tanto, este tipo de chasiscon chasis ranurado basado en la arquitectura, simplifica las reparaciones y actualizaciones de los componentesdentro de un router.
Direccionadores IP-Part2
Ahora, veamos los componentes funcionales de un direccionador desde la perspectiva del control dey la vía de acceso de datos. Tiene la función de direccionamiento y en la vía de acceso de datos que tiene el reenvío de IP decomo hemos mencionado.Y en el medio tiene la tabla de direccionamiento. Por lo tanto, estas funcionalidades de direccionamiento aplican el protocolo de direccionamiento de, diferente tipo de protocolo de direccionamiento basado en la configuración, puede quesea un tipo OSPF o RIP de protocolo de direccionamiento, el protocolo de información de direccionamiento o elabierto abierto pasado, que son una especie de vector de distancia y un protocolo de direccionamiento de estado de enlace. Por lo tanto, conel junto con este vector de distancia o protocolo de direccionamiento de estado de enlace también puede tener el protocolo de pasarela dede frontera.Así, estos protocolos de direccionamiento que ejecutan periódicamente y construyen la tabla de direccionamiento.Ahora este motor de reenvío hace nuestra búsqueda de rutas en esta tabla de enrutamiento y make upnuestro procesamiento de paquetes de la información de enrutamiento. Por lo tanto, la idea es algo asísiempre que esté recibiendo un paquete que mire en la cabecera IP, desde la cabecera IPextraiga el campo IP de destino, después de extraer el campo IP de destino, entonces haga una coincidencia decon la tabla de direccionamiento, busque la siguiente interfaz de salto y reenvíe el paquete aque la interfaz de salto siguiente. Por lo tanto, ese es el proceso completo que se está ejecutando en la vía de acceso de datos.(Consulte la hora de la diapositiva: 13:33)Ahora, el plano de control en un direccionador es un sistema especial que tiene las funcionalidades dede direccionamiento. Como he mencionado se implementa como un software que el software que llamamoscomo un sistema operativo del router, el sistema operativo del router que soporta las funcionalidades básicas de computaciónpara ejecutar un router junto con las funcionalidades de enrutamiento. Ahora, estos protocolos de direccionamiento,se implementan dentro de un sistema operativo de direccionador. Un ejemplo de un sistema operativo de enrutador es el sistema operativo Cisco IOS, Ciscoque implementa diferentes tipos de protocolo de direccionamiento como partede su sistema operativo.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 14:08)Ahora, las funciones de direccionamiento son básicamente tres funcionalidades que necesitapara ejecutar dentro del plano de control de un direccionador, el cálculo de rutas basado en un protocolo de enrutamiento, el mantenimiento de la tabla de direccionamiento y la ejecución del protocolo de direccionamiento.Ahora, en los direccionadores comerciales, estas funciones de direccionamiento son manejadas por un único procesador de propósito general deque nosotros llamar como el procesador de ruta que he mencionado anteriormente.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 14:36)Ahora, el plano de datos de un direccionador que es la parte interesante, implementa las funcionalidades de reenvío de. Por lo tanto, realiza una búsqueda de ruta y reenvía el paquete a la interfazde destino. Por lo tanto, esta funcionalidad es similar a un conmutador de capa 2. Por lo tanto, puede utilizar el entramadodel conmutador. Por lo tanto, un tejido de conmutación significa que es una correlación de los puertos de entrada a los puertos de salida; quesignifica, si un paquete es una entrada de make a un puerto en particular en el que el puerto de salida necesita serreenviado a, por lo que una tela de conmutador tiene un aspecto similar a esto.(Consulte la hora de la diapositiva: 15:15)Así que, un tejido de conmutador significa que tiene un conjunto de puertos de entrada y de estos puertos de entradatiene un conjunto de puertos de salida. Por lo tanto, se trata de puertos de entrada y estos son los puertosde salida. Por lo tanto, curiosamente en el router estos puertos de entrada y puertos de salida son los mismos. Por lo tanto, los puertosde entrada y los puertos de salida son básicamente las interfaces. Por lo tanto, estoy nombrando las interfacesde acuerdo con esto; I1, I2, I3, I4, I5, cualquiera de la interfaz puede funcionar como un puerto de entrada tan biencomo un puerto de salida. Similarmente, I1, I2, I3, I4, I5. Por lo tanto, una tela de conmutación es una conexión de hardwareque realiza una conexión de un puerto a todos los demás puertos de salida.Así que, de esa forma dentro de esta lógica de entramado, por lo tanto, esto es lo que contiene la lógica de entramado. Por lo tanto, esta lógica de entramado, un conjunto de puertas lógicas que realmente reenvía la información que se alimenta a un puerto de entrada deuno a otro puerto de salida. Por lo tanto, esa es la funcionalidad de las puertas lógicas queestán ahí dentro de las telas del interruptor. Por lo tanto, de esa manera en un direccionador, siempre que un paquete viene enun puerto de entrada del campo de dirección de destino, hace que una ruta busque dentro de la tabla de direccionamiento dey, a continuación, decida cuál es el puerto de salida. Por ejemplo, por ejemplo, para un paquete en el puerto de entrada I1 de, si decide basándose en la tabla de direccionamiento que el puerto de salida debe ser I4,esta lógica de entramado copiará los datos de este puerto de entrada al puerto de salida en I4.Aceptar. Por lo tanto, mantiene también el almacenamiento intermedio de interfaz para implementar la funcionalidad de almacenamiento y reenvío de. Por lo tanto, siempre que esté recibiendo los paquetes, está recibiendo los paquetesuno tras otro. Por lo tanto, en cada interfaz debe tener un paquete de almacenamiento intermedio quese inserte temporalmente dentro del almacenamiento intermedio y, a continuación, uno de los otros se transmitirána través del enlace por la capa 2 en la capa de enlace de datos.(Consulte la hora de la diapositiva: 17:28)Ahora, en el reenvío de IP necesitamos hacer un proceso de paquetes de alimentación de paquetes IP. Ahora, el reenvío de IPse distribuye. Distribuido en el sentido como, lo maneja el controlador de interfaz deindividual. Por lo tanto, esta interfaz de red son una especie de microcontrolador. Por lo tanto,tiene un controlador de interfaz. El controlador de interfaz maneja el reenvío de paquetesque están llegando a una única interfaz. Por lo tanto, para este reenvío de paquetes utilizamos los dispositivos especiales de hardware deque son la memoria direccionable de contenido ternario de TCAM querealiza una primera correlación, 1ª coincidencia entre una tabla y la entrada correspondiente.(Consulte Tiempo de diapositiva: 18:15)Por lo tanto, el proceso por paquete de los componentes arquitectónicos básicos es algo parecido a quetiene una tabla de direccionamiento, una copia de la tabla de direccionamiento se coloca en cada routers individual. Por lo tanto,siempre que esté poniendo una copia de la tabla de direccionamiento en cada routers individual,siempre que un paquete viene este controlador de interfaz, toma una decisión de direccionamiento mirandoa esta tabla de direccionamiento local. Por lo tanto, esta tabla de direccionamiento local tiene un nombre que se denomina una base de información de reenvío deque vendrá después de un par de minutos. Por lo tanto, toma una decisión de direccionamiento de, coloca el paquete en una cola y, a continuación, tiene este entramado de conmutación la lógica deque hace una correlación de esta cola de entrada a la cola de salida.Por lo tanto, esta cola de salida está conectada a la interfaz de salida a través de la cual se reenvía el paquete. Ahora, como he mencionado, cada interfaz de direccionador puede funcionar como una cola de entrada comobien como una cola de salida.(Consulte la hora de la diapositiva: 19:10)Por lo tanto, las interfaces mantienen una base de información de reenvío que es la tabla de direccionamiento delocal. Esta base de información de reenvío es una correlación de la interfaz de entrada conla interfaz de salida.Por lo tanto, la base de información de reenvío no es más que una réplica de la tabla de direccionamiento utilizada enlas interfaces individuales para tomar la decisión de reenvío. Por lo tanto, una copia de la tabla de direccionamientose coloca en cada interfaz individual en forma de una base de información de reenvío.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 19:37)Así que, esta es la idea de que siempre que tenga un paquete en el evento; un paquete en el evento significa que un paquete dees entrada al sistema que se coloca en la interfaz de entrada. En la interfaz de entrada,busque en la base de información de reenvío la memoria caché local de la tabla de direccionamiento que se implementadentro del hardware. Después de buscar en esta memoria caché local, si hay un hit, eso significa, la información está ahí en su FIB. Por lo tanto, debe reenviar el paquete, poner el paquete enla interfaz de salida y ejecutar un evento de salida de paquete; es decir, generar el paquete en el enlace. De lo contrario, si hay un medio FIB; es decir, la información no está en la base de información de reenvío de. Mire en la tabla de direccionamiento, realice una búsqueda de ruta. El procedimiento de búsqueda de ruta deinteractuará con el protocolo de direccionamiento, obtendrá la información dede direccionamiento y lo pondrá en la FIB.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 20:32)Por lo tanto, la diferencia entre RIB y FIB es que la base de información de direccionamiento es la tabla de direccionamiento de software original deque es una implementada en el software y mantenida enel plano de control. Y la base de información de reenvío es la copia de las rutas necesariasmantenidas en la interfaz del hardware de TCAM. Ahora, este RIB es dinámico ymantiene toda la información de direccionamiento, mientras que FIB se actualiza siempre que sea necesario.(Consulte el tiempo de la diapositiva: 20:58)Así que, aquí hay un ejemplo. Por lo tanto, en el controlador de rutas tiene todo este RIB. Ahora, eninterfaces individuales como Eth0 y Eth1, tiene una copia de este RIB. Por lo tanto, aquí en esteEth0 tiene la información sobre estas 3 entradas; estas 3 entradas significa, esta entrada,esta entrada y esta entrada, mientras que aquí, tiene la información sobre esta entrada y esta entradaen Eth1. Por lo tanto, de esta forma, una parte de la tabla de direccionamiento se copia en la FIB, reenviando la base de información de la interfaz deen la interfaz de red individual siempre que sea necesario.(Consulte la hora de la diapositiva: 21:41)Ahora, este RIB alimenta la FIB. Por lo tanto, esto significa que tiene este algoritmo de rutas múltiples,cada algoritmo de direccionamiento puede tener su propia tabla de direccionamiento. Por lo tanto, tiene la tablade direccionamiento de BGP, tiene el OSPF que contiene la base de datos de estado de enlace, tiene las rutas estáticasqué programa de red son entradas manualmente. Por lo tanto, toda esta información que alimentan la base de información de direccionamiento dey de la base de información de direccionamiento siempre que sea necesario, la información dese copia en ese hardware de TCAM en la base de información de reenvío.Por lo tanto, por elección de diseño interesante en un router es que todo este plano de control funcionalidades;que significa, este protocolo de direccionamiento junto con la base de información de direccionamiento que son sus funcionalidades de control deque se implementa como parte del software. Mientras que, en el planode datos, tiene la información de direccionamiento en términos de tabla de reenvío o la base de información dede reenvío que se implementa dentro del hardware de TCAM para realizar una búsqueda rápida dede la información. Por lo tanto, este hardware de TCAM, por lo tanto, no voy al detallediseño lógico del hardware de TCAM.Así que, si usted está interesado puede ver en el diseño del hardware de TCAM. Es un tipo especial de hardware deque realiza la primera búsqueda de una información dentro de la tabla. Por lo tanto,de nuevo repitiendo todo este procedimiento que siempre que esté recibiendo un paquete primeroextraiga la cabecera IP, desde la cabecera IP que extraiga la dirección IP de destino,utilice el hardware TCAM para hacer una coincidencia con la base de información de reenvío.Si la información ya está ahí, utilice el entramado de conmutación para copiar el paquete dela interfaz de entrada a la interfaz de salida. Si la información no está ahí en el FIB, entoncesdebe hacer un control de software en la base de información de direccionamiento para obtener la información dede la base de información de direccionamiento y actualizar la FIB.Así que, de esa forma, todo este procedimiento de direccionamiento se implementa dentro de un direccionador. Por lo tanto, es una breve introducción desobre las funcionalidades del router. En la siguiente clase, nos fijaremos en una demostración dede un router práctico, de un router ATPG y nos fijaremos en el componentediferente de él en un pequeño detalle.Gracias a todos por asistir a esta clase.