ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE LOS PROTOCOLOS DE

ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE LOS PROTOCOLOS DE ENRUTAMIENTO
RIP Y OSPF EN UNA RED CORPORATIVA
LUIS HERNAN IBAÑEZ PEREZ
l-ibanez@uniandes.edu.co
Bogotá D.C Agosto de 2000
RESUMEN
Este documento presenta el análisis de desempeño
realizado a los protocolos de enrutamiento Routing
Information Protocol (RIP) y Open Shortest Path
First OSPF en la red corporativa del Banco
Santander Colombia . Para esto se utilizaron dos
técnicas de análisis de desempeño. La primera es la
técnica de medición con herramientas modernas
utilizada en la primera parte del proyecto con el fin
de cuantificar parámetros básicos de cada protocolo
dentro de un esquema controlado de medición. La
segunda corresponde a la técnica de simulación
utilizando Comnet III con el propósito de simular
dos esquemas de solucion a nivel de enrutamiento
usando a RIP 2.0 y OSPF como soluciones al
problema actual
Palabras Claves: Protocolo, Enrutamiento,
Desempeño, simulación, RIP, OSPF
1. Introducción. Este análisis de desempeño fue
realizado para el protocolo de enrutamiento RIP 1.0
(implementado actualmente en los enrutadores de
la red corporativa del Banco Santander Colombia)
con el objetivo de analizar el impacto de sus
parámetros actuales de configuración sobre la red,
el enrutador y la funcionalidad para la que fue
implementado. Para desarollar este análisis se
utilizaron dentro de la metodología dos técnicas
para el análisis de desempeño. La primera
corresponde a la técnica de medición de los
parámetros más significativos configurados en los
enrutadores de la red, usando herramientas
modernas de medición como el analizador de
protocolos y la estación de gestión de la red.
Durante esta etapa se estudiaron y midieron los
protocolos de enrutamiento RIP versión 2 y OSPF
dentro de un esquema común de medición, con el
propósito de sugerir recomendaciones sobre la
implantación de un esquema de enrutamiento mejor
al usado ahora.
La segunda técnica corresponde a la simulación de
los dos escenarios sugeridos como recomendación
con la ayuda del software “Comnet III”. Se
utilizaron modelos de los esquemas comunes de
conexión entre enrutadores de la red en estudio con
el fin de verificar la funcionalidad básica de cada
solución y cuantificar parámetros básicos de cada
una.
2. ROUTING INFORMATION PROTOCOL
RIP VERSION 1.0
En esta parte del documento se describe las
especificaciones básicas del protocolo de
enrutamiento
RIP
versión
1.0,
existente
actualmente en la red del telecomunicaciones del
Banco Santander. Sus características se basan en la
información de la RFC 1058
“ Routing
Information Protocol RIP versión 1.0“ que sirve
como marco de referencia para desarrollos y
correcciones por parte de la comunidad de Internet.
2.1 Especificaciones del Protocolo RIP. RIP esta
diseñado para permitir el intercambio de
información entre dispositivos que participen en el
enrutaminto en una red IP, pertenece a la clase de
protocolos basados en “Distance
Vector
Algorithms” y puede ser implementado tanto en
hosts como en Gateways (1), donde cualquiera de
estos puede tener una interfaz con una o más redes.
El
protocolo
intercambia
periódicamente
información con cada una de estas redes, siendo el
parámetro más importante el costo. Este costo es
un métrica que varia entre 1 a 15, generalmente su
valor corresponde a 1 de acuerdo al criterio del
administrador de red. Como parámetros de
importancia involucrados a RIP esta la dirección IP
del equipo así como la mascara de Red, asignadas
por el administrador de red.
Cada host o gateway que utiliza RIP posee una
tabla de enrutamiento, donde existe una entrada por
cada destino que es alcanzado a través del sistema
por RIP.
Cada entrada posee la siguiente
información(1):
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
La dirección IP destino
Una métrica que representa el costo total de
llevar la información desde el host origen
hasta el destino, puede calcularse como la
suma de los costos individuales de atravesar
cada red durante el camino
La dirección IP de la próxima Gateway a lo
largo de la ruta, si la subred esta directamente
conectada este ítem no es necesario.
Una bandera para indicar que la información
acerca de la ruta ha cambiado recientemente ,
conocida como “ Route Change Flag”
Varios Contadores de tiempo asociados a la
ruta.
2.2 Formato de los mensajes. Básicamente la
comunicación realizada para el enrutamiento. se
compone de mensajes tipo requerimientos y por los
mensajes que son la respuesta a estos, enviados
directamente al equipo solicitante. Como caso
especial RIP permite realizar un proceso de escucha
o silencio, en el cual el host no envía mensajes,
solo recibe mensajes de otros. Este proceso es
usado por los host que no actúan como Gateways,
pero necesitan recibir actualizaciones de las
gateways cercanas para mantener su tabla de
enrutamiento actualizada.
2.3 Limitaciones del Protocolo: RIP esta
clasificado como un protocolo IGP “ Internal
Gateway Protocol “ para trabajar dentro de una red
homogénea y de limitado tamaño , por esto a
continuación se mencionan sus alcances:
El protocolo es diseñado para redes cuyo máxima
ruta involucre 15 saltos, los diseñadores no lo
recomiendan para redes mayores. Se aclara que el
costo de cada salto es de valor unitario, un aumento
de costo implica que la cota máxima de 15 saltos
pueda ser un problema.
El protocolo usa métricas 1 fijas para comparar rutas
alternativas. No es apropiado para situaciones
donde las rutas necesiten ser escogidas con base a
parámetros de tiempo real como son: Medida del
retardo, confiabilidad o carga del enlace; si estas
métricas no pueden ser bien definidas se genera una
inestabilidad por parte del protocolo.
1
Concepto generalizado para indicar un costo
dentro del contexto de enrutamiento
El protocolo depende muchas veces de un conteo a
infinito para resolver situaciones inusuales que
causan que un destino sea inalcanzable como en el
caso de que un sistema tenga cientos de redes y se
presente un loop que involucre a todas ellas, la
resolución del loop podría involucrar mas tiempo.
3. Metodología implementada con la técnica de
medición. A pesar de que un análisis de desempeño
se da en una determinada etapa de vida de la red y
es muy particular a esta, existen pasos comunes
para
los
proyectos
de
evaluación
de
desempeño(2)(16). El primer paso consiste en
definir el sistema de medición delineando los
límites de éste. El segundo paso es definir
parámetros de medición de cada protocolo con el
fin de compararlos sobre un escenario común. Para
el caso del análisis de desempeño de los protocolos
de enrutamiento RIP y OSPF se definieron 2
escenarios de medición:
•
•
Medición de RIP(versión 1) dentro de la red
actual del Banco Santander.
Medición de RIP(versión 1 y 2) y OSPF dentro
de un esquema de medición controlado
El primer esquema de medición (figura 1) permitirá
evaluar el desempeño del protocolo de
enrutamiento RIP 1.0 configurado actualmente en
los enrutadores de la red del Banco Santander, este
esquema también permitirá caracterizar la red a
nivel de enrutamiento con base a la información de
las tablas de enrutamiento obtenidas de estas
mediciones.
El segundo esquema de medición (figura 2) será
utilizado como un escenario común para comparar
al protocolo de enrutamiento RIP 1.0 contra los
protocolos RIP 2.0 y OSPF. Este esquema común
de medición permite tener un ambiente controlado
y sin trafico típico de la red, es decir un sistema
que sea manejable y donde se puedan variar
parámetros del protocolo de enrutamiento sin que
se afecte la funcionalidad de la red, igualmente se
puede analizar el impacto del trafico que se mide
allí antes de hacer la conexión a la red del Banco.
Radio Enlace para Voz y Datos
•
El tiempo entre cada actualización de las tablas
de ruta. Este parámetro nos permite valorar el
impacto de las
técnicas de generación
periódica de actualizaciones usadas por RIP y
la generación espontanea de actualizaciones
usada por OSPF
•
la ocupación máxima, promedio y mínima del
enlace
debido al tráfico que genera el
protocolo de enrutamiento (RIP y OSPF)
durante las actualizaciones de las tablas de ruta
. Este parámetro permite comparar el impacto
sobre el canal de transmisión.
•
El número de paquetes que utiliza cada
protocolo para generar una actualización
completa , tamaño de los paquetes de cada
tipo de mensaje que genera cada al igual que
el tamaño de paquete con mayor frecuencia de
aparición en las mediciones.
Multiplexor
Canal de Datos por Fibra Optica
Switch WAN
Switch Wan Carrier
S1 al S6
Router
BCN
RED
WAN
TA para RDSI
Analizador
de protocolos
Router
Oficina
Estacion
de Gestion
S1
Modems de
Contigencia
S2
E1
Routers Backup 1 al 4
Módem de
Contingencia
Hub Oficina
Servidor Oficina
Estacion
Figura 1. Esquema de medición en la red de estudio
130.10.12.19
BCN
SWITCH 10/
100
Enrutador
AN1
130.10.151.1
Sniffer
WAN
Enrutador
AN2
130.10.151.2
130.10.118.1
Estación de gestion
Optivity
Red Wan
Frame Relay
Oficinas
•
Hub
Esquema de medición
controlado
Para las mediciones en las redes locales LAN se
desea obtener:
Sniffer
LAN
Red LAN
Banco Santander
•
Figura 2. Esquema de medición controlado
2.3 Selección de los parámetros de desempeño.
A continuación se presentan los parámetros
seleccionados para ser medidos en los protocolos
de enrutamiento RIP (versiones 1y 2) y OSPF.
2.3.1 Parámetros medidos con el Analizador de
protocolos. Debido al detalle que da el analizador
de protocolos
se escogieron los siguientes
parámetros para su estudio en cada protocolo de
enrutamiento tanto en los enlaces Wan como las
redes locales LAN:
Para las mediciones en los enlaces WAN del
esquema de medición se tienen los siguientes
parámetros :
•
Número de actualizaciones de la tabla de
enrutamiento generadas por cada enrutador
durante la medición. Nos permite diferenciar
como RIP y OSPF validan la información
acerca del estado de la topología de la red.
•
•
•
La distribución de los protocolos presentes
durante la muestra con el total de Bytes y
paquetes capturados
Mapa con las direcciones IP origen y destino
de las tramas de RIP . Esto nos permite
identificar cuales equipos están generando RIP
en este medio compartido.
Clasificación de los dispositivos que generan el
mayor trafico en la red local. Nos permite
clasificar los equipos que generan RIP
Numero de saltos o costos de cada enlace
Tiempo promedio de vida de cada ruta.
3. Resultados de las mediciones.
3.1 Resultados de las mediciones para RIP 1.0
Como se observa en la figura 1 y 2, se realizaron
las mediciones con el analizador de protocolos en
el enlace WAN (64 Kbps) que conecta a los
enrutadores de prueba AN1 y AN2. Inicialmente la
medición de RIP 1.0 sin ningún otro trafico tráfico
adicional al de control, con esto se pretende
caracterizar el fenómeno. Luego se procedió a
medir dentro de la red de estudio (oficina típica)
con el mismo enlace del esquema de medición (64
Kbps ) pero con mas aplicaciones compartiendo
este canal.
A) Tramas capturadas . La cantidad de tramas
generadas en cada actualización tiene que ver con
la manera particular que usa RIP para repartir el
total de rutas conocidas de su base de datos hacia
sus vecinos. Tomando de nuevo el detalle de las
actualizaciones de RIP encontramos que cada
enrutador genera 11 tramas de RIP sucesivas , 10
de ellas con el numero máximo de entradas 25 rutas
destino (536 Bytes) y una trama final con 3
entradas (96 Btyes) para un total de 253 entradas o
rutas destino de la tabla. El detalle para los dos
tipos de mediciones realizadas se presentan en la
tabla 1. La composición del paquete de RIP
corresponde a 512 Bytes de información de
enrutamiento más 20 Bytes del encabezado de IP
más 4 Bytes del encabezado de Frame Relay para
una carga total de 536 Bytes
b) Resultados de la ocupación del enlace WAN
usando RIP 1.0 En el Anexo 1 de este documento
se resumen los resultados de las mediciones
realizadas en los dos escenarios , el ambiente
controlado y el ambiente real (Red del WAN Banco
Santander).
Se destaca que la ocupación del canal durante las
actualizaciones de RIP 1.0 es muy alta, superior al
90 % en los dos ambientes de medición pero su
duración es baja (menor a 1 segundo en los dos
ambientes).
Los resultados del esquema
controlado son muy parecidos a los del ambiente
real de lo que se puede concluir que el diseño del
ambiente controlado refleja bien el estado de una
conexión o enlace WAN de la red en estudio, lo
que nos permite tener un esquema común para
comparar a RIP 1.0 con su versión 2.0 y OSPF
simulando un enlace real de la red desde el centro
administrativo hacia una oficina remota.
C) Resultados de las mediciones en la red de
área local LAN. La toma de estas mediciones en
red local LAN (estandar Ethernet 10 Megabits con
control de acceso al medio CDMA/CD) se realizó
físicamente en la red de área local del enrutador
AN1 donde existen 6 enrutadores que actualizan su
tablas con el enrutador central BCN.
Es importante destacar que los resultados de
ocupación del canal no son representativos en este
medio dada su alta tasa de transmisión (10 millones
de Bits por segundo) en comparación con los
realizados en el enlace WAN que es casi 150 veces
menor en su tasa de transmisión. A pesar de que en
este medio se encuentran hasta 6 enrutadores
generando actualizaciones de RIP, el valor de la
ocupación nunca sobrepaso el 1%.
D) Distribución de protocolos en la red LAN.
Otras estadísticas representativas sobre la
distribución de protocolos presentes en la muestra
se dan a conocer a continuación , es importante
destacar que la cantidad de paquetes de RIP
ocupan el segundo lugar después de los paquetes
del protocolo de control ICMP. A pesar que están
clasificados por la cantidad de paquetes capturados
el total de bytes es mucho mayor en RIP 1.0
Protocol
ICMP
RIP
Others
NetBios
SNMP
Telnet
FTP
Packets
54398
38233
15099
6902
677
132
30
Bytes
5547574
19681690
6560622
1010811
63952
8582
1982
Tabla 2. Distribución de protocolos en la red LAN
Figura 3. Mapa de conexiones Broadcast de RIP
1.0 en la red LAN
Los resultados a continuación para RIP 2 y OSPF
se obtuvieron dentro del esquema controlado de
medición (Figura 2)
3.2 Resultados de las mediciones utilizando
RIP 2. RIP 2 adiciona mejoras a la versión de RIP
1 tales como son:
§
§
§
Manejo de mascara IP variable: Incluye en la
mascara IP de la Sub red destino
Utiliza Multicast para las direcciones IP
destino: Se elimina el Broadcast utilizado en
la anterior versión y se implementa
el
concepto de IP Multicast2 con destino la
dirección IP 224.0.0.9
Permite realizar Autenticación de tramas
mediante la asignación de una clave a cada
enrutador , esta se valida en un campo
especifico de cada trama (ver detalle de la
trama)
opción por actualizaciones debidas a Triggers en
los dos enrutadores generan un bajo consumo del
canal WAN a la vez que están ayudando a una
convergencia más rápida del algoritmo dado que las
actualizaciones son inmediatas a los cambios de la
topología o de los costos de enlaces.
El analizador de protocolos permite también crear
un mapa de las conexiones entre dispositivos que
están hablando dentro de la red LAN. La figura 15
muestra las direcciones de las actualizaciones
realizadas en la red debido a RIP 2 . Como se
observa la conexión existente entre la dirección
130.10.6.200 (interfaz LAN del enrutador AN1)
conectada hacia los enrutadores que tengan
habilitado la dirección de multicast identificada
por el analizador como “RIP 2 Routers”.
Con la habilitación de los “trigered updates” se
pueden realizar actualizaciones cada vez que se
recalcula un costo . Estas actualizaciones son
generadas por cada enrutador y enviadas
independiente de la ultima actualización realizada,
lo anterior permite generar actualizaciones de
menor tamaño dado que solo se incluye la
información pertinente al la subred afectada.
Figura 5. Mapa de conexiones Multicast de RIP 2
en la red LAN
Figura 4. Actualizaciones generadas por RIP 2
“trigger Updates”
Se encontraron 4 actualizaciones simultaneas es
decir se generaban en el enrutador AN1 hacia el
AN2 quien a su vez las valida y responde hacia
AN1. 2 actualizaciones fueron generadas por AN1
sin la contestación de AN2 y 1 actualización
generada por AN2 sin contestación de AN1. Esta
2
Las direcciones IP multicast corresponden a
direcciones clase D desde la 224.0.0.0 hasta
239.255.225.255
3.3 MEDICIONES REALIZADAS CON OSPF
(OPEN SHORTEST PATH FIRTS ) Una vez
realizadas las mediciones con el protocolo de
enrutamiento RIP en las versiones 1.0 y 2.0, ahora
se realizaran mediciones con el protocolo OSPF
dentro del sistema utilizado en la primera parte del
trabajo. Inicialmente se explican los conceptos más
relevantes sobre este protocolo, luego la
configuración en los enrutadores para finalmente
presentar los resultados de las mediciones.
3.3.1 El Concepto de OSPF (open shortest path
firts). Fue desarrollado por la comunidad de
internet con el objeto de introducir una alta
funcionalidad no propietaria dentro de los
protocolos IGP (Internal gateway protocol) para la
familia TCP/IP. OSPF basa su funcionalidad sobre
la técnica “link state” como respuesta a la técnica
tradicional “Distance vector” utilizada por el
protocolo de enrutamiento RIP. Básicamente esta
técnica hace una completa descripción del estado
de cada enlace que tiene un enrutador con sus
vecinos. Esta incluye aspectos tan importantes
como son la dirección IP de la interfaz y su
mascara 3 , el tipo de red a la cual esta conectado , su
costo y un tiempo de vida. La reunión de todos
estos estados forma una base de datos de cada
enlace denominada como “link state Database”
.(13)
A) Algoritmo de la técnica “link state”. OSPF
utiliza un algoritmo para construir y calcular el
camino más corto para todos sus destinos, a
continuación se presentan sus principales
actividades:
1.
2.
3.
4.
Cada vez que un enrutador es inicializado en la
red ó existe un cambio de información de
enrutamiento, se genera un aviso sobre el
estado del enlace
hacia sus vecinos
denominado “link state adversitement”. Este
aviso represente la colección de todos los
estados de los enlaces de este enrutador. Cada
enrutador que recibe este aviso responde con
una notificación sobre la llegada de este ó “link
state acknoledgment”
Todos los enrutadores que reciban una
actualización del estado de los enlaces “link
state update” deben guardar una copia en su
base de datos “link state database” y luego
propagarla hacia todos sus vecinos.
Después de que la base de datos de cada
enrutador es construida, el enrutador puede
calcular el camino más corto a sus destinos.
Para esta labor se usa el algoritmo de Dijkstra.
(2)
En caso de que no ocurran cambios dentro de
la red a nivel de enrutamiento, solo se
intercambian mensajes denominados Hello que
mantienen una comunicación periódica entre
vecinos con el fin de validar la existencia del
enlace.
costo es inversamente proporcional a el ancho de
banda del canal de transmisión ( en Bits por
segundo), es decir un alto ancho de banda indica un
costo pequeño para el enrutador. La formula
utilizada para calcular los costos es:
Costo=
Donde Bps representa el ancho de banda del canal
utilizado en Bits por segundo. Para la red en
estudio los costos más comunes son:
C) Areas y enrutadores de frontera. OSPF
permite definir de una forma lógica la red al dividir
los enrutadores en areas , esto con el fin de limitar
el alcance de los mensajes “link state update” sobre
toda la red y lo mas importante limitar el calculo de
algoritmo de Dijkstra únicamente al area definida.
Todos los enrutadores dentro de la misma area
tendrán la misma base de datos y los enrutadores
que pertenecen a varias areas son llamados
enrutadores de frontera ABR , encargados de
difundir la información entre estas areas. El area se
asigna a cada interfaz del enrutador si este tiene
todas dentro de la misma area se llama enrutador
interno IR. Si el enrutador realiza un papel de
Gateway
entre
diferentes
protocolos
de
enrutamiento4 es llamado ASBR (autonomous
system border routers)
Red Externa
Area Border Router
Tanto la dirección IP y mascara están dadas en
notación decimal .
Autonomous System
Border Router
Internal Router
AREA 1
AREA 0
Internal Router
Internal Router
SISTEMA
AUTONOMO
B) Asignación de Costos de OSPF. El costo de
cada interfaz IP en OSPF es una indicación para el
enrutador sobre la toma de decisión requerida
para enviar paquetes a través de esa interfaz. El
3
108
Bps
Figura 6. Areas y enrutadores de OSPF
4
Como OSPF y RIP cuando cada uno de estos esta
configurado en interfaces diferentes
3.3.2 ESQUEMA DE MEDICIONES PARA
OSPF. Inicialmente el propósito al configurar
OSPF en los enrutadores de prueba AN1 y AN2
era tener un esquema aislado (area 0 en OSPF) sin
conexión a la red del banco, luego se integra
usando un enrutador de frontera ASBR que
manejara en su interfaz Ethernet RIP2 y en su
interfaz WAN OSPF como se aprecia en la figura
17 papel que hace el enrutador AN 1. De esta forma
se pueden llevar todas las rutas de la red del banco
hacia el area 0 definida en OSPF dentro de la cual
quedo el enrutador interno (IR) AN2.
Las
mediciones se realizaran como en el caso de RIP.
A) Resultados de las mediciones con OSPF. De
las 378 tramas de OSPF capturadas el 94%
corresponden a
mensajes Hello de ambos
enrutadores generados cada 10 segundos y con un
tamaño de 72 Bytes. Se presentaron 13 tramas de
actualizaciones de rutas (4%) de las cuales 12
corresponden al enrutador AN1 con longitudes de
tamaño desde 120 Bytes hasta 1528 Bytes para el
AN1 y de 100 Bytes para el AN2. De los últimos 6
mensajes de notificación (2%) 5 son generados por
el AN2 con longitudes desde 88 hasta 1528 Bytes
mientras el mensaje generado por el AN 1 es de 68
Bytes. (Anexo 1)
B) Resultados de la Ocupación del enlace WAN
usando OSPF en la segunda medición. La mayor
ocupación del enlace corresponde a los mensajes de
actualización
de rutas (Link State Update)
generados por el enrutador AN1, el segundo lugar
lo ocupan las notificaciones enviadas por el AN 2
(Link State Acknowledgment) y en tercer lugar se
encuentran los mensajes Hello. El detalle de estos
se presenta en el anexo 1 del documento
C) Resultados de las mediciones en la red de
area Local LAN.
Esta medición se realizo
físicamente en la red de Area Local LAN (Ethernet
10 Megabits/segundo) del enrutador AN2
configurada previamente para utilizar OSPF. Las
únicas tramas de OSPF capturadas corresponden al
tipo de mensaje Hello generadas por la interfaz
LAN del enrutador AN 2 ( 130.10.118.1) con
destino la dirección IP de multicast en la red LAN
(224.0.0.5)5 debido a que OSPF utiliza IP multicast
para intercambiar los mensajes tipo Hello y
actualizaciones de rutas en este tipo de medio . Esta
dirección se habilita para que solo los enrutadores
habilitados con OSPF puedan transmitir y escuchar
de esta dirección. Cuando el enrutador corresponde
a un DR o un BDR como el caso del enrutador AN
1 utiliza la dirección IP multicast 224.0.0.5. Un
detalle de la captura se presenta a continuación.
3.4 RESULTADOS DE LA MEDICIÓN DE
DESEMPEÑO DEL ENRUTADOR
3.5.1 Efectos de la configuración de RIP sobre
el rendimiento del enrutador. Es importante
aclarar que el fabricante sugiere que la cantidad de
rutas con RIP no debe exceder las 4000 en
cualquier enrutador6 . Este límite en RIP es función
de la capacidad de procesamiento de la CPU, más
no de la cantidad de memoria disponible , así la
memoria sea capaz de almacenar más rutas de las
sugeridas, la CPU puede no procesar datos y tablas
de RIP a la vez por lo que paquetes de RIP serán
descartados o no procesados creando como
consecuencia una red inestable. Si se desea
aumentar este límite en rutas puede pensarse en el
uso de OSPF para escalar la red o usar la
sumarización de rutas para minimizarlas antes que
optar por el cambio de procesador que no es la
mejor solución de costos.
Las mediciones de estos parámetros se realizaron
con la herramienta “Router- man” de la estación de
gestión, paralelamente a las mediciones con el
analizador de protocolos por lo que muchas
actualizaciones de RIP tuvieron efecto durante esta
medición. Los resultados del uso de memoria y
buffers son presentados como archivos planos
resultado de la consulta de las respectivas variables
MIB en los enrutadores por la estación de gestión
5
Figura 7. Tamaño de las tramas capturadas en la
medición de OSPF
IP Multicast utiliza direcciones IP clase D desde
la 224.0.0.0 hasta la 239.255.255.255 (1)
6
Esto es debido a la configuración de los
contadores default usados actualmente.
Con base a las mediciones de
RIP y
caracterización de la red a nivel de enrutamiento,
se encontró que el numero de rutas que maneja
RIP no supera las 261 7 , como consecuencia el
desempeño del enrutador para la tarea de
enrutamiento es buena y se traduce en una baja
utilización de los recursos de la maquina. Para
verificar lo anterior se realizaron mediciones de la
ocupación del enrutador utilizando la herramienta
de Optivity “Router-Man” que permite dibujar el
porcentaje de ocupación del procesador en función
del tiempo, esta medición se puede dejar por varios
dias abierta y el resultado se gráfica conservando
siempre el mayor valor de utilización encontrado
durante la muestra
esta influenciado por varios factores. Variables
como el tamaño de la red y su topología ( Numero
de entradas Link state en la base de datos y
cantidad de rutas), el número de vecinos , la
cantidad de areas en que esta dividida la red y las
características propias de la máquina como
memoria y velocidad del procesador. Todos estos
factores deben tenerse en cuenta para la
configuracion apropiada de OSPF y sus límites.
(12). Los elementos críticos a considerar cuando se
diseña OSPF en la red son(13)(14) :
- Número de Adjacencias por enrutador: El tiempo
de proceso que dedica el procesador a cada
adyacencia de OSPF es considerable. Para el caso
del enrutador designado su trabajo es mayor
comparado a los demás enrutadores.
- Número de areas por enrutador. Si un enrutador
pertenece a dos areas debe calcular el algoritmo de
Dijkstra para cada una. En la medida que la red
crece el enrutador tendrá más areas que manejar.
Figura 8. Ocupación de los recursos del enrutador
usando RIP 2.
3.5.2 Efectos de la configuración de OSPF sobre el
rendimiento del enrutador. Cada protocolo de
enrutamiento tiene consecuencias diferentes sobre
el desempeño de la maquina por esto el fabricante8
recomienda como medida para un buen desempeño
configurar OSPF para que corra en un slot del
enrutador ( como en los modelos AN y ASN) a la
vez debido a que OSPF es muy intensivo en el uso
del procesador del enrutador . Si se corriera en
varios slots simultaneamente no habria disposición
suficiente del procesador para otras tareas como
enrutar paquetes. (14)(13)
A) Consideraciones del diseño en OSPF. El
comportamiento de este protocolo es complejo y
- Topología de la Red. En redes Frame relay tipo
“hub/spoke”9 todos los enrutadores remotos de cada
area deben construir la misma base de datos que el
enrutador central , igualmente deberan correr e l
mismo algoritmo de Dijkstra. En este caso el límite
del área lo define un enrutador de frontera (ABR) y
no el enrutador central. Otro aspecto tiene que ver
con rutas redundantes para un mismo destino, esto
se traduce en un incremento de proceso por cada
ruta óptima hacia el destino debido al aumento de
mensajes repetidos de actualización que llegaran
por cada ruta
- Estabilidad de la red. En la medida que la red sea
inestable aumenta el número de actualizaciones de
rutas y se deben recontruir las adyacencias así
como recalcular el algoritmo de Dijkstra.
A continuación se presentan los resultados de las
mediciones realizadas con la estación de gestión
sobre el enrutador AN1 utilizando la herramienta
de gestion “ Router Man” de Optivity. Estos
resultados se tomaron al enrutador configurado con
más funciones asignadas por OSPF.
7
Valor máximo obtenido de la medición en la red
local LAN
8
Tomado del articulo “Bay RS 14.0 Design
Guidelines” Nortel Networks
9
Redes Con equipos Centralizados de proceso
como las redes bancarias y cajeros automáticos
punto, en algunos casos como Neiva, Pasto y
Tunja se utiliza enlaces de contingencia.
Figura 9. Ocupación de los recursos del enrutador
usando OSPF.
4.2.2 Modelo del enrutador. Para caracterizar la
generación de mensajes de las actualizaciones de
las tablas de rutas, se utilizaron fuentes de mensajes
atadas a un nodo de proceso que caracteriza las
condiciones del enrutador en parámetros como el
tamaño de buffers y velocidad de proceso. Este
nodo también realiza enrutamiento de acuerdo al
protocolo seleccionado en la subred ( RIP mínimo
salto y OSPF), atados a este nodo están los enlaces
WAN y redes LAN (figura 1) que simulan los
puertos de conexión típicos del enrutadores AN,
ASN y BCN usados en la red del Banco Santander
4. Simulación utilizando Comnet III
Presentados los resultados comparativos de RIP 2 y
OSPF contra RIP 1 a partir de las mediciones
realizadas,
se presentan 2 escenarios de
implementación para la parte de enrutamiento
dentro de la red del Banco Santander con miras a
mejorar la situación actual en la red utilizando la
plataforma de enrutadores actuales. El primer
escenario corresponde a un esquema de
implementación mixto usando RIP 2 en las redes
WAN y OSPF en las redes LAN. El segundo
corresponde a un esquema único con OSPF
implementado en las redes LAN y WAN . Para
medir el impacto en la red y sobre los enrutadores
actuales de estos dos escenarios se realizó una
simulación con el software “COMNET III”
utilizando
una
topología
que
representa
adecuadamente la red en estudio.
4.2 Modelo de simulación en Comnet
para el uso de RIP 2 y OSPF.
4.2.1 Topología de la red. El primer paso en la
simulación fue la construcción del modelo de red
con una topología representativa tanto de los
enlaces como
subredes de oficinas y sedes
administrativas de la red del Banco Santander
(anexo 1). Se definieron 5 ciudades (subredes)
como area 0 o backbone: Bogotá (enrutador BCN),
Cali, Medellín, Bucaramanga y Cartagena (cada
una con un enrutador ASN) conectadas mediante
nubes Frame Relay con circuitos virtuales. A cada
una de estas subredes se conectan oficinas locales y
regionales (enrutadores AN) usando enlaces punto-
Mensajes
Enrutamiento
Nodo de
proceso
Red LAN
Enlace
WAN
Figura 10. Modelo del enrutador para Comnet III
Los resultados de la simulación verificaron la
estabilidad y funcionalidad de las dos soluciones
propuestas. Se logro un consumo menor del ancho
de banda en los enlaces WAN que el generado por
RIP 1.0 , tamaños promedio de tramas menores y
una utilización baja de los recursos del enrutador,
pero se prefiere la utilización de OSPF en toda la
red como solución definitiva.
Conclusiones.
Los resultados del análisis estadístico de la
información obtenida del analizador de protocolos
dentro del esquema de medición aislado y en la red
de estudio, permitió caracterizar parámetros de
desempeño de tal forma que se lograra realizar una
comparación dentro de un sistema común de
medición. Igualmente los resultados de estos
parámetros se utilizaron como base para el modelo
utilizado en la simulación de las soluciones
propuestas para el problemas de enrutamiento
planteado actualmente.
Los resultados obtenidos de OSPF bajo los
parámetros propuestos en este trabajo responde a
las exigencias de las redes corporativas modernas
para los aspectos de asignación de costos,
estrategias de enrutamiento, esquemas de trabajo en
red y seguridad, pero que acusa de una mayor
complejidad en su diseño así como un aumento en
el consumo de recursos en los enrutadores en la
medida que aumenten sus vecinos y la redundancia
de rutas. La implementación de OSPF dentro de la
red corporativa del Banco Santander implicara
cambios conceptuales en la manera de utilizar las
ventajas de OSPF pero que responderán a sus
crecientes necesidades.
Autor. Luis Hernán Ibáñez Pérez es ingeniero
Electricista de la Universidad Nacional de
Colombia (1998) .Actualmente desarrolla sus
estudios de Maestría en Telecomunicaciones en la
Universidad de los Andes, trabajó en el dpto de
telecomunicaciones del Banco Santander en donde
desarrollo su tema de tesis.
Referencias.
(1) Hedrick C, RFC 1058. “ Routing Information
Protocol versión 1.0” Network working group.
Junio 1988
(2) “The Art of Computer Systems Performance
Analysis”. Raj Jain, 1991
(3) V. Paxson, RFC 2320 “Framework for IP
performance metrics” Network working Group .
Mayo 1998
(4)Raman Lakshmi,
“ OSI SYSTEMS AND
NETWORT
MANAGEMENT”,
IEEE
Communications Magazine . Marzo del 1998 . Pag
46
(5) Stallings William, “ SNMP and SNMP v2: THE
INFRAESTRUCTURE
FOR
NETWORK
MANAGEMENT,
IEEE
Communications
Magazine . Marzo del 1998 . Pag 37
(6) RFC 1157 : A Simple Network Management
Protocol
(7) RFC 1757: Remote Monitoring
RMON
McConnell Jhon, “ RMON METHODOLOGY”,
Manual de 3COM para manejo y metodología.
McConnell Consulting Inc.
(8) RMON: An Overview , Nortel Networks
[9] RMON White Paper, Cisco press.
[10] RMON: An Overview , Nortel Networks
[11] Manuales de Optivity . Bay Networks
(12) RFC 2328 OSPF versión 2
(13) OSPF Design Guide-NSA group . Cisco Press
Abril 25 de 1996
(14) “Bay RS 14.0 Design Guidelines”
Nortel
Networks.
(15) V.Paxson,”End to end routing behavior in the
internet”. SIGCOM 96, Agosto de 1996
(16) Baseline Text for ITU-T recomendation I.351P
“Internet protocol data communication service-IP
packet transfer and Availability performance
parameters. Junio 1998
(17) V.Paxson, “Towards a framework for defining
Internet performance metrics”. Network research
Group. Junio 1996
(18) V.Paxson, “An analisys of End to End Internet
Dynamics,
Ph.D
disertation,
Capitulo
4
(metodología), University of California, Berkeley
1996
(19) F. Baker, “Requirements for IP version 4
Routers”, RFC 1812, DDN Network Information
center, Junio 1995