Routers (II)
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C�mo funciona un router

Los routers son dispositivos de red que raramente se encuentran aislados entre s�. Al contrario, suelen estar interconectados, formando una especie de �telara�a� que hace posible el tr�fico de datos entre redes separadas f�sicamente.

Tomando como ejemplo la Red de redes, Internet, cuando un ordenador env�a una serie de paquetes de datos a otro situado en otra ciudad o pa�s, estos son encaminados de router a router a lo largo del camino entre ambas m�quinas. Cada paso de un paquete de un router a otro se denomina �salto�, y el principal objetivo de todos y cada uno de los routers que intervienen en la transferencia del paquete es que �ste llegue a su destino en el menor n�mero posible de saltos, por la mejor ruta posible.

Para poder realizar esta tarea, los routers se comunican constantemente entre s�, inform�ndose de las rutas bloqueadas, de las m�quinas intermedias que se encuentran ca�das o saturadas de tr�fico, aprendiendo con ello cu�l es el router id�neo para enviarle los paquetes recibidos.

Si consideramos ahora el caso de un router segmentando una red local (LAN), aunque ahora no debe enviar los paquetes a otro router, s� que tiene que saber por qu� puerto debe enviar los datos para que lleguen a la m�quina local destino.

Esta habilidad de �saber� a d�nde tienen que enviar los paquetes de datos que reciben la consiguen almacenando en su interior una tabla especial, conocida como tabla de ruteo, en la que van anotando las direcciones IP de las m�quinas que se comunican con �l y el puerto por el que est� accesible esa m�quina.

As�, cuando a un router llega un paquete, mira en su tabla de ruteo. Si est� en ella referenciada la direcci�n IP de la m�quina destino, tambi�n lo estar� el puerto por el que �sta es accesible, con lo que env�a por �l el paquete. En caso de no estar la IP en la tabla, manda una petici�n de respuesta por todos los puertos, preguntando en cu�l de ellos se encuentra la m�quina destino, y una vez obtenido el puerto de acceso, ingresa la nueva pareja IP/PUERTO en su tabla de ruteo, con lo que los pr�ximos paquetes para esa m�quina los enviar� directamente.

Podemos buscar una an�log�a del funcionamiento de los routers con el de las oficinas de correos. Cuando enviamos una carta desde M�rida (Badajoz) a Linares (Ja�n), �sta llega en primer lugar a la oficina local de M�rida, que la reenv�a a la de Badajoz, que a su vez la manda a la de Ja�n, que la remite a la oficina de Linares, que hace la entrega. Si la oficina de correos de Ja�n est� cerrada por obras, la de Badajoz la enviar� a la de Madrid, que la remitir� a la de Andujar, que a su vez se encargar� de mandarla a la de Linares, haciendo �sta de nuevo la entraga. Cierre la oficina que cierre, siempre se encontrar� un camino para entregar la carta.

Para evitar mantener en su tabla direcciones IP que hayan quedado obsoletas, cada cierto tiempo borra aquellas que no tienen actividad y las que, tras enviarles paquetes, no han respondido. Esto lo consiguen manteniendo �conversaciones� entre ellos, en unos lenguajes especiales denominados �protocolos de enrutamiento�.

Componentes b�sicos de un router

B�sicamente, podemos considerar un router como un ordenador especial que funciona solo en las tres primeras capas de la arquitectura TCP/IP, al que se la han eliminado una serie de componentes f�sicos y funcionalidades l�gicas que no necesita para su trabajo, mientras que se le han a�adido otros componentes de hardware y de software que le ayudan en su trabajo de enrutamiento.

Como todo ordenador, un router necesita un sistema de arranque (bootstrap), encargado de realizar un chequeo del resto de los componentes antes de pasar el control a un sistema operativo (Cisco IOS, en el caso de los routers Cisco).

El sistema de arranque se almacena en una memoria ROM (Read Only Memory=Memoria de Solo Lectura), junto con una parte b�sica del sistema operativo, la que toma el control inicialmente, mientras que el cuerpo principal de �ste se almacena en una memoria especial, de tipo FLASH, que se puede borrar y reprogramar, permitiendo con ello las actualizaciones necesarias. El contenido de la memoria Flash se conserva en caso de cortes de energ�a o durante los reinicios del router.

Por otra parte, las funcionalidades operativas de los routers son configurables mediante una serie de instrucciones escritas en un fichero de texto, denominado archivo de configuraci�n, que se almacena en un m�dulo de memoria de tipo NVRAM (No Volatil RAM), cuyo contenido se conserva durante un corte de energ�a o si se reinicia el equipo.

Una vez inicializado un router, el fichero de configuraci�n es cargado en una memoria RAM (Random Access Memory=Memoria de Acceso Aleatorio), desde la que se va ejecutando el conjunto de �rdenes en �l contenido. Tambi�n se almacenan en esta memoria las tablas de enrutamiento, encargadas de almacenar los puertos del router por los que son accesibles las diferentes m�quinas.

Por �ltimo, el router posee una serie de puertos o interfaces f�sicas, puntos de conexi�n del mismo con las diferentes redes a las que est� unido, y a trav�s de los cuales se produce la entrada y salida de datos al equipo. El n�mero de interfaces depende del tipo y funcionalidades del router (y de su precio, claro).

Tipos de routers

Los tipos de router a usar en una red var�an dependiendo del tipo de �sta, del n�mero de usuarios y de la funci�n o funciones que deba desempe�ar, pudiendo variar mucho la complejidad y el precio de ellos en funci�n del tipo elegido.

Si queremos segmentar nuestra red en diferentes subredes, nos har� falta un router de segmentaci�n, con tantos puertos Ethernet como subredes queremos crear (m�s los de enlace con otros routers), siendo siempre conveniente que nos sobren puertos, con vista a futuras ampliaciones en la red. Cada subred utilizar� luego un hub concentrador o un switch para dar acceso a sus clientes individuales.

Podemos desear un ancho de banda dedicado para un n�mero elevado de equipos individuales, prescindiendo as� de los hubs. Necesitaremos entonces un routers de concentraci�n, que precisa a�n m�s puertos Ethernet, aunque no suele ser necesario que sean de alta velocidad de transmisi�n.

Para conectar una red corporativa a Internet necesitaremos un router de frontera, que actuar� como gateway de la red interna, recogiendo todos aquellos paquetes de datos destinados a m�quinas externas.

En caso de tener que conectar dos redes WAN o dos segmentos de red en sucursales o campus diferentes, necesitaremos un routers de backbone, que proporciona transporte �ptimo entre nodos de la red, con interfaces de alta velocidad que proporcionan un elevado ancho de banda. Generalmente estar�n basados en tecnolog�a de fibra �ptica.

Por �ltimo, tambi�n es posible al acceso a redes inal�mbrico a redes mediante routers con tecnolog�a wireless, un medio pr�ctico de liberar los equipos de las limitaciones de los cables f�sicos.

Protocolos de enrutamiento

Hemos visto antes que los routers mantienen unas tablas de enrutamiento, en las que van anotando las direcciones IP de las m�quinas destino y los puertos adecuados para darles salida de forma �ptima.

Los routers suelen encontrarse interconectados entre ellos, pas�ndose los paquetes de datos de uno a otro, hasta llegar a la m�quina destino. Como cada router tan solo es responsable de las m�quinas directamente conectadas a �l (incluyendo los routers vecinos), se hace necesario un mecanismo que permita a los routers comunicarse entre s�, para evitar que cada uno tenga en sus tablas registros inv�lidos.

Esto se consigue por medio de una serie de protocolos de enrutamiento, responsables de que los diferentes routers mantengan sus tablas de enrutamiento acordes, obteni�ndose una red convergente. Con ello se consigue, por ejemplo, que si un ordenador o un servidor se apaga en una red, los routers sepan que ya no est� accesible, evitando el env�o de datos que no llegar�n a su destino, y disminuyendo con ello el tr�fico de red.

Para mantener las tablas de enrutamiento actualizadas, un router pueden mandar a los routers vecinos una copia de su tabla cada determinado periodo de tiempo (enrutamientos por vector de distancia) y tambi�n cuando alguna m�quina en su red sufre alg�n cambio (enrutamiento por estado de enlace). Depende del protocolo de enrutamiento con que funcione.

Existen diferentes protocolos de comunicaci�n entre routers, cada uno de los cuales utiliza mecanismos propios para conseguir la convergencia en la red y para determinar el mejor camino que puede seguir un paquete de datos en su viaje hasta la m�quina destino, y cada uno utiliza un sistema de determinaci�n de mejor ruta (m�trica) diferente.

Seg�n su misi�n en una red podemos diferenciar dos tipos principales de protocolos de enrutamiento: los protocolos de gateway interior (IGP), encargados de la comunicaci�n entre routers de una misma red, entre los que destacan RIP e IGRP, y los protocolos de gateway exterior (EGP) o de frontera, encargados de la comunicaci�n entre routers de redes diferentes.

Entre los m�s importantes protocolos de enrutamiento podemos destacar los siguientes:

• RIP (Protocolo de Informaci�n de Enrutamiento), es un protocolo de enrutamiento por vector de distancia que calcula las distancias hacia la m�quina destino en funci�n de cu�ntos routers debe atravesar un paquete para llegar a su destino (saltos), enviando cada paquete de datos por el camino que en cada momento muestre una menor distancia. RIP actualiza las tablas de enrutamiento a intervalos programables, generalmente cada 30 segundos. Es un buen protocolo de enrutamiento, pero necesita que constantemente se conecten los routers vecinos, gener�ndose con ello una gran cantidad de tr�fico de red.
• IGRP (Protocolo de Enrutamiento de Gateway Interior), desarrollado por Cisco System, es un protocolo de enrutamiento por vector de distancia que usa una m�trica compuesta basada en diferentes variables de red, como ancho de banda, unidades m�ximas de transmisi�n (MTU), confiabilidad, etc. Env�a actualizaciones de las tablas de enrutamiento cada 90 segundos.
• EIGRP (Protocolo de Enrutamiento de Gateway Interior Mejorado), protocolo mixto basado en IGRP, basado en una m�trica de vector distancia, pero que manda actualizaciones de las entradas de las tablas que han cambiado por haber sido alterado el estado de alguna m�quina de su red.
• OSPF, protocolo puro de entado de enlace, que calcula las rutas m�s cortas y accesibles mediante la construcci�n de un mapa de la red y el mantenimiento unas bases de datos con informaci�n sobre su sistema local y sobre los vecinos. Cuando una m�quina de su sistema cambia, se env�a esa entrada de la tabla a los routers vecinos.

El protocolo de enrutamiento a elegir en cada caso depende del tipo de red (LAN, WAN, etc.), de su topolog�a y del uso de la misma, siendo posible en la mayor�a de los casos configurar varios protocolos en un mismo router.