El Algoritmo de Actualización por Difusión (DUAL)

Se explica la operación de DUAL y el uso de la tabla de topología. También se describe los eventos que desencadenan actualizaciones de EIGRP.

EIGRP utiliza el algoritmo de convergencia DUAL. La convergencia es fundamental para las redes para evitar bucles de routing.

Los bucles de routing, incluso los temporarios, pueden ser perjudiciales para el rendimiento de la red. Los protocolos de routing vector distancia, como RIP, evitan los bucles de routing con temporizadores de espera y horizonte dividido.

A pesar de que EIGRP utiliza ambas técnicas, las usa de manera un tanto diferentes; la manera principal en la que EIGRP evita los loops de enrutamiento es con el algoritmo DUAL.

1. ¿Qué es el Algoritmo DUAL?

EIGRP utiliza el algoritmo de actualización por difusión (DUAL) para proporcionar la mejor ruta sin bucles y las mejores rutas de respaldo sin bucles.

El algoritmo DUAL se utiliza para asegurar que no haya bucles en cada instancia a través del cómputo de una ruta.

En el contexto de DUAL se utilizan varios términos, que se analizan más detalladamente en esta sección:

• Sucesor
• Distancia factible (FD)
• Sucesor factible (FS)
• Distancia publicada (AD, Advertised Distance) o Distancia notificada (RD, Reported Distance):
• Condición factible o Condición de factibilidad (FC)

Estos términos y conceptos son esenciales en el mecanismo de prevención de bucles de DUAL.

DUAL proporciona:

• Rutas sin bucles
• Rutas de respaldo sin bucles que se pueden utilizar inmediatamente
• Convergencia rápida
• Mínimo uso de ancho de banda con actualizaciones limitadas

1.1. Sucesor y distancia factible

En la Imagen 1, se muestra la topología para este tema. Un sucesor es un router vecino que se utiliza para el reenvío de paquetes y es la ruta menos costosa hacia la red de destino. La dirección IP del sucesor se muestra en una entrada de tabla de enrutamiento justo después de la palabra via.

FD es la métrica más baja calculada para llegar a la red de destino. FD es la métrica enumerada en la entrada de la tabla de enrutamiento como el segundo número dentro de los corchetes. Al igual que en otros protocolos de routing, esto también se conoce como la “métrica para la ruta”.

Analice la tabla de routing para el R2 en la Imagen 2 y observe que la mejor ruta EIGRP para la red 192.168.1.0/24 es a través del router R3 y que la distancia factible es 3 012 096. Esta es la métrica que se calculó en el tema anterior.

1.2. Sucesores factibles, condición de factibilidad y distancia notificada

DUAL puede converger rápidamente después de un cambio en la topología, debido a que puede usar rutas de respaldo a otras redes sin recalcular DUAL. Estas rutas de respaldo se conocen como “sucesores factibles” (FS).

Un FS es un vecino que tiene una ruta de respaldo sin bucles a la misma red que el sucesor y satisface la condición de factibilidad (FC). El sucesor de R2 para la red 192.168.1.0/24 es el R3, que proporciona la mejor ruta o la métrica más baja a la red de destino. Observe en la figura 1 que el R1 proporciona una ruta alternativa, pero ¿es un FS? Antes de que el R1 pueda ser un FS para el R2, debe cumplir la FC.

La FC se cumple cuando la distancia notificada (RD) desde un vecino hasta una red es menor que la distancia factible desde el router local hasta la misma red de destino. Si la distancia notificada es menor, representa una ruta sin bucles. La distancia notificada es simplemente una distancia factible desde el vecino EIGRP hasta la misma red de destino. La distancia notificada es la métrica que un router informa a un vecino acerca de su propio costo hacia esa red.

Ejemplos de acuerdo a la topología

En la Imagen 3, la distancia factible del R1 a 192.168.1.0/24 es 2 170 112.

• El R1 informa al R2 que su FD a 192.168.1.0/24 es 2 170 112.
• Desde la perspectiva del R2, 2 170 112 es la RD del R1.

El R2 utiliza esta información para determinar si el R1 cumple la FC y, por lo tanto, puede ser un FS.

Como se muestra en la Imagen 4, debido a que la RD del R1 (2 170 112) es menor que la propia FD del R2 (3 012 096), el R1 cumple con la FC.

El R1 es ahora un FS para el R2 a la red 192.168.1.0/24.

Si hay un error en la ruta del R2 a 192.168.1.0/24 a través del R3 (sucesor), el R2 instala inmediatamente la ruta a través del R1 (FS) en su tabla de routing. El R1 se convierte en el nuevo sucesor para la ruta del R2 a esta red, como se muestra en la Imagen 5.

2. Tabla de topología

2.1. Comando show ip eigrp topology

La tabla de topología de EIGRP contiene todas las rutas conocidas a cada vecino EIGRP. A medida que un router EIGRP descubre rutas de sus vecinos, dichas rutas se instalan en su tabla de topología de EIGRP.

Como se muestra en la Imagen 6, utilice el comando show ip eigrp topology para ver la tabla de topología. La tabla de topología incluye todos los sucesores y FS a las redes de destino calculados por DUAL. Solo el sucesor se instala en la tabla de routing IP.

2.2. Comando show ip eigrp topology (cont.)

Como se muestra en la Imagen 7, la primera línea en la tabla de topología muestra lo siguiente:

• P: ruta en estado pasivo. Cuando DUAL no realiza sus cómputos por difusión para determinar la ruta para una red, la ruta se encuentra en modo estable, conocido como “estado pasivo“.

Si DUAL recalcula o busca una nueva ruta, la ruta está en estado activo, y se muestra una “A”. Todas la rutas en la tabla de topología deberían estar en el estado pasivo para un dominio de enrutamiento estable.

• 192.168.1.0/24: red de destino, que también se encuentra en la tabla de routing.
• 1 successors: muestra el número de sucesores para esta red. Si hay varias rutas del mismo costo a esta red, hay varios sucesores.
• FD is 3012096: FD es la métrica de EIGRP para llegar a la red de destino. Esta es la métrica que se muestra en la tabla de routing IP.

Entendiendo el Resultado

Como se muestra en la Imagen 8, la primera subentrada en el resultado muestra el sucesor:

• via 192.168.10.10: dirección del siguiente salto del sucesor, el R3. Esta dirección se muestra en la tabla de enrutamiento.
• 3012096: FD a 192.168.1.0/24. Es la métrica que se muestra en la tabla de routing IP.
• 2816: RD del sucesor; es el costo del R3 para llegar a esta red.
• Serial 0/0/1: interfaz de salida usada para llegar a esta red, que también se muestra en la tabla de routing.

Como se ve en la Imagen 9, en la segunda subentrada se muestra el FS, el R1 (si no hay una segunda entrada, entonces no hay FS):

• via 172.16.3.1: dirección del siguiente salto del FS, el R1.
• 41024256: la nueva FD del R2 a 192.168.1.0/24, en caso de que el R1 se convierta en el nuevo sucesor y sea la nueva métrica mostrada en la tabla de routing IP.
• 2170112: RD del FS, o la métrica del R1 para llegar a esta red. Para cumplir la FC, la RD debe ser inferior a la FD actual de 3 012 096.
• Serial 0/0/0: la interfaz de salida que se usa para llegar al FS, si este router se convierte en el sucesor.

2.3. Ausencia de sucesor factible

Para ver la manera en que DUAL usa los sucesores y los FS, examine la tabla de routing del R1 partiendo de la suposición de que la red es convergente, como se muestra en la figura.

En el siguiente resultado, se muestra un resultado parcial del comando show ip route en el R1. La ruta a 192.168.1.0/24 muestra que el sucesor es el R3 a través de 192.168.10.6, con una FD de 2 170 112.

R1# show ip route
<resultado omitido>
D 192.168.1.0/24 [90/2170112] via 192.168.10.6,
01:23:13, Serial0/0/1

En la tabla de routing IP solo incluye la mejor ruta, es decir, el sucesor. Para ver si hay algún FS, debemos analizar la tabla de topología de EIGRP.

En la siguiente tabla de topología, solo se muestra el sucesor 192.168.10.6, que es el R3.

R1# show ip eigrp topology
<resultado omitido>
P 192.168.1.0/24, 1 successors, FD is 2170112
 via 192.168.10.6 (2170112/2816), Serial0/0/1

No hay ningún FS. Al observar la topología física real o el diagrama de red, es obvio que hay una ruta de respaldo para 192.168.1.0/24 a través de R2. El R2 no es un FS, debido a que no cumple la FC. No obstante, al observar la topología, es obvio que el R2 es una ruta de respaldo, dado que EIGRP no tiene un mapa de la topología de la red. EIGRP es un protocolo de enrutamiento vector distancia y sólo conoce la información de la red remota a través de sus vecinos.

El comando show ip eigrp topology all-links

DUAL no almacena la ruta a través del R2 en la tabla de topología. Todos los enlaces se pueden mostrar mediante el comando show ip eigrp topology all-links. Este comando muestra los enlaces, independientemente de que cumplan la FC o no.

Como se muestra en la Imagen 11, el comando show ip eigrp topology all-links muestra todas las rutas posibles a una red, incluidos los sucesores, los FS y hasta las rutas que no son FS. La FD del R1 a 192.168.1.0/24 es 2 170 112, a través del sucesor R3. Para que el R2 se considere un FS, debe cumplir la FC. La RD del R2 al R1 para llegar a 192.168.1.0/24 debe ser inferior a la FD actual del R1. Según la ilustración, la RD del R2 es 3 012 096, lo cual es más alto que la FD actual del R1, de 2 170 112.

Aunque el R2 parece una ruta de respaldo posible para 192.168.1.0/24, el R1 no sabe que la ruta no es un loop back potencial a través de sí mismo. EIGRP es un protocolo de enrutamiento vector distancia, sin la capacidad de ver un mapa de topología sin bucles completo de la red.

El método de DUAL para garantizar que un vecino tiene una ruta sin bucles es que la métrica del vecino cumpla con la FC. Al asegurarse de que la RD del vecino es inferior a su propia FD, el router puede suponer que ese router vecino no es parte de su propia ruta anunciada y, por lo tanto, evitar siempre un bucle potencial.

El R2 se puede usar como sucesor si el R3 falla, sin embargo, hay un retraso mayor antes de agregarlo a la tabla de routing. Antes de que el R2 se pueda usar como sucesor, DUAL debe llevar a cabo más procesos.

3. Máquina de estados finitos (FSM) DUAL

El núcleo de EIGRP son DUAL y su motor de cálculos de ruta EIGRP. El nombre real de esta tecnología es Máquina de Estados Finito (FSM) DUAL. Esta FSM contiene toda la lógica que se utiliza para calcular y comparar rutas en una red EIGRP. La figura muestra una versión simplificada de FSM DUAL.

Una FSM es una máquina abstracta, no un dispositivo mecánico con partes móviles. FSM define un conjunto de estados posibles por los que se puede pasar, qué eventos causan estos estados y qué eventos son el resultado de estos estados. Los diseñadores usan las FSM para describir la manera en que un dispositivo, un programa informático o un algoritmo de routing reaccionan ante un conjunto de eventos de entrada.

Las FSM exceden el ámbito de este curso. Sin embargo, el concepto se utiliza para examinar algunos de los resultados de las FSM de EIGRP mediante el uso del comando debug eigrp fsm. Utilice este comando para analizar qué hace DUAL cuando se elimina una ruta de la tabla de routing.

4. Ejemplo con DUAL

4.1. DUAL: sucesor factible

Actualmente, el R2 usa al R3 como el sucesor a 192.168.1.0/24. Además, el R2 actualmente incluye al R1 como un FS, como se muestra en la Imagen 13.

El resultado de show ip eigrp topology para el R2 verifica que el R3 es el sucesor y el R1 es el FS para la red 192.168.1.0/24.

R2# show ip eigrp topology
P 192.168.1.0/24, 1 successors, FD is 3012096
 via 192.168.10.10 (3012096/2816), Serial0/0/1
 via 172.16.3.1 (41024256/2170112), Serial0/0/0

Para comprender la manera en que DUAL puede usar un FS cuando la ruta que usa el sucesor no está disponible, se simula una falla de enlace entre el R2 y el R3.

Simulación de falla de enlace

Antes de simular la falla, debe habilitarse la depuración de DUAL mediante el comando debug eigrp fsm en el R2, como se muestra en la Imagen 14. La falla de enlace se simula mediante el comando shutdown en la interfaz Serial 0/0/1 del R2.

El resultado de debug muestra la actividad que genera DUAL cuando un enlace queda fuera de servicio. El R2 debe informar a todos los vecinos EIGRP del enlace perdido y también actualizar sus propias tablas de routing y de topología. En este ejemplo, solo se muestran resultados de debug seleccionados. Observe en particular que la FSM DUAL busca y encuentra un FS para la ruta en la tabla de topología de EIGRP.

El FS R1 ahora se convierte en el sucesor y se instala en la tabla de routing como la nueva mejor ruta a 192.168.1.0/24. Con un FS, este cambio en la tabla de routing sucede casi de inmediato.

R2# show ip route
D 192.168.1.0/24 [90/41024256] via 172.16.3.1, 00:15:51, 
Serial0/0/0

Como se muestra a continuación, la tabla de topología para el R2 ahora muestra al R1 como el sucesor, y no hay nuevos FS. Si el enlace entre el R2 y el R3 se activa nuevamente, el R3 vuelve a ser el sucesor y el R1 se convierte una vez más en el FS.

R2# show ip eigrp topology
P 192.168.1.0/24, 1 successors, FD is 41024256
 via 172.16.3.1 (41024256/2170112), Serial0/0/0

4.2. DUAL: ausencia de sucesor factible

A veces, la ruta al sucesor falla y no hay ningún FS. En este caso, DUAL no tiene una ruta de respaldo a la red sin bucles garantizada, de manera que la ruta no está en la tabla de topología como un FS. Si no hay ningún FS en la tabla de topología, DUAL pone la red en estado activo. DUAL consulta activamente a sus vecinos en busca de un nuevo sucesor.

El R1 usa actualmente al R3 como el sucesor a 192.168.1.0/24. Sin embargo, el R1 no tiene al R2 incluido como un FS, porque el R2 no cumple la FC. Para comprender la manera en que DUAL busca un nuevo sucesor cuando no hay un FS, se simula una falla de enlace entre el R1 y el R3.

R1# show ip eigrp topology
P 192.168.1.0/24, 1 successors, FD is 2170112
 via 192.168.10.6 (2170112/2816), Serial0/0/1

Antes de simular la falla de enlace, se habilita la depuración de DUAL con el comando debug eigrp fsm en el R1, como se muestra en la Imagen 15. La falla de enlace se simula mediante el comando shutdown en la interfaz Serial 0/0/1 del R1.

Simulación de falla de enlace

Cuando el sucesor deja de estar disponible y no hay un sucesor factible, DUAL pone la ruta en estado activo. DUAL envía consultas EIGRP en las que les pregunta a otros routers por una ruta a la red. Los otros routers devuelven respuestas EIGRP, que le permiten al emisor de la consulta EIGRP saber si tienen o no tienen una ruta a la red solicitada. Si ninguna de estas respuestas EIGRP incluye una ruta a esa red, el emisor de la consulta no tiene una ruta a esa red.

El resultado seleccionado de debug en la Imagen 15 muestra a la red 192.168.1.0/24 puesta en estado activo y las consultas EIGRP enviadas a otros vecinos. R2 responde con una ruta hacia esta red, la cual se convierte en el nuevo sucesor y se instala en la tabla de enrutamiento.

Si el emisor de las consultas EIGRP recibe respuestas EIGRP que incluyen una ruta hacia la red solicitada, la ruta preferida se agrega como nuevo sucesor y también a la tabla de enrutamiento. Este proceso lleva más tiempo que si DUAL tuviese un FS en su tabla de topología y pudiese agregar la nueva ruta a la tabla de routing rápidamente.

Observe que el R1 tiene una nueva ruta a la red 192.168.1.0/24. El nuevo sucesor EIGRP es el router R2.

R1# show ip route
D 192.168.1.0/24 [90/41024256] via 172.16.3.2, 00:05:25,
 Serial0/0/0

Por último, se muestra que la tabla de topología para el R1 ahora tiene al R2 como el sucesor, sin nuevos FS. Si el enlace entre el R1 y el R3 se activa nuevamente, el R3 vuelve a ser el sucesor. No obstante, el R2 aún no es el FS, porque no cumple la FC.

R1# show ip eigrp topology
P 192.168.1.0/24, 1 successors, FD is 41024256
 via 172.16.3.2 (41024256/3012096), Serial0/0/0