Enrutamiento IP (Conceptos Avanzados)

Previamente vimos en el Parte I, Capítulo 3.2: Conceptos Básicos de Enrutamiento IP, en éste capítulo veremos Conceptos Avanzados de Enrutamiento IP. Si aun no lo hiciste, puedes antes ver el capítulo mencionado para tener un panorama general.

Nota: En éste capítulo se ven muchos conceptos relacionados la encapsulación y desencapsulación, formas de nombrar los datos según la capa en la que se encuentra. Le recomiendo leer el Capítulo 1; El Modelo OSI si aun no tienes estos conceptos claros.

Pasos del Enrutamiento IPv4

El proceso de enrutamiento comienza con un host que crea un paquete IP. Primero el host pregunta: ¿Esta la dirección IP de destino de este paquete en mi subred local? El host usa su propia IP/máscara para determinar el rango del direccionamiento de la subred.

1. Si el destino es local, envía directamente:
   1. Busca la dirección MAC de destino del host. Usa la entra ya conocida de la tabla ARP (Address Resolution Protocol) o usa el mensaje ARP para aprenderla.
   2. Encapsula el paquete IP en una trama con la dirección MAC de destino del host.
2. Si el destino no es local, envía a la puerta de enlace predeterminada (default gateway):
   1. Busca la dirección MAC de la puerta de enlace predeterminada. Usa la entra ya conocida de la tabla ARP (Address Resolution Protocol) o usa el mensaje ARP para aprenderla.
   2. Encapsula el paquete IP en una trama con la dirección MAC de destino del la puerta de enlace predeterminada.

Los routeres tienen más trabajo de enrutamiento comparado con el host.

Pasos del Enrutamiento en un Router

1. El router decide si procesar o no la trama, la procesa si:
   1. La trama no tiene errores (FCS).
   2. La dirección en la capa de enlace (MAC) es la del router (o una dirección multicast o de broadcast apropiada).
2. Si se elige el proceso del Paso 1, desencapsula el paquete que viaja dentro de la trama.
3. Hace una decisión de enrutamiento. Para esto, compara la dirección IP de destino del paquete con la tabla de enrutamiento y busca la ruta que coincide con la dirección IP de destino. Esta ruta identifica la interfaz de salida y posiblemente su next-hop (siguiente salto).
4. Encapsula el paquete en una trama hacia la interfaz. Cuando reenvía hacia afuera por la interfaz LAN, usa ARP para buscar el siguiente dispositivo de acuerdo a su dirección MAC.
5. Transmite la trama sacándola por la interfaz de la ruta IP encontrada den la tabla de enrutamiento.

Un ejemplo para dar mayor perspectiva:

El Router 1 (Router 1 – R1) procesa la trama y el paquete como se ve en la figura anterior. A continuación explicare los cinco pasos que se ven en la figura:

1. El Router R1 recibe una trama Ethernet que pasó el chequeo FCS y que la dirección Ethernet MAC de destino es la de R1, entonces procesa la trama.
2. R1 desencapsula el paquete IP contenido dentro de la trama Ethernet.
3. R1 compara la dirección IP de destino del paquete con su tabla de enrutamiento IP.
4. R1 encapsula el paquete IP dentro de una nueva trama, pero en este caso dentro de un trama del tipo HDLC (High-Level Data Link Control).
5. R1 transmite el paquete IP contenido dentro de la nueva trama HDLC, hacia el enlace serial de la derecha.

Ejemplo Real Paso a Paso de Enrutamiento IP

En el siguiente ejemplo veremos cómo viaja un paquete enviado desde el host A (172.16.1.9) al host B (172.16.2.9).

Paso 1: Host A Envía el Paquete al Router por Defecto R1 (Default Gateway)

La Lógica del Host A es la siguiente:

• Mi dirección/máscara IP es 172.16.1.9/24, entonces mi subred debería ser 172.16.1.0–172.16.1.255.
• La dirección destino es 172.16.2.9, por lo que no esta dentro de mi subred
• Envío l paquete a mi puerta de enlace por defecto, que es  172.16.1.1.
• Para enviar el paquete, lo encapsulo en una trama Ethernet con una dirección MAC, esa dirección MAC es la usada en la interfaz G0/0 de R1 (puerta de enlace predeterminada del host A)

Paso 2: R1 Decide si Procesar la Trama que le esta Llegando

• El router puede procesar o descartar la trama. El router descarta la trama si tiene errores, ésto lo verifica mirando el campo FCS.
• El router también chequea la dirección de destino. Por ejemplo, si la dirección MAC es la suya, entonces lo procesa, si no lo descarta.

Paso 3: R1 Desencapsula el Paquete IP

Luego de pasar el anterior Paso 2, el router ya no precisa la trama de la capa de enlace, así que le quita el encabezado y la cola.

Paso 4: R1 Decide por Donde Enviar el Paquete IP

El router debe decidir por dónde enviara el paquete, este proceso usa la tabla de enrutamiento IP.

Paso 5: R1 Encapsula el Paquete IP en una Nueva Trama

El router vuelve a encapsular el paquete IP en una nueva trama de la capa de enlace, así que le agrega un nuevo encabezado y la cola.

Paso 6: Transmitiendo la Trama

Luego que la trama esta preparada, el router simplemente necesita transmitirla al siguiente dispositivo.