Reenvío de Paquetes

Reenvío de Paquetes
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Resumen

Se explica cómo los routers reenvían los paquetes a su destino. ¡¡Empieza a aprender CCNA 200-301 gratis ahora mismo!!

¡Bienvenido!: Este tema forma parte del Módulo 14 del curso de Cisco CCNA 2, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 2 para guiarte del índice.

1. Proceso de Decisión de Reenvío de Paquetes

Ahora que el router ha determinado la mejor ruta para un paquete en función de la coincidencia más larga, debe determinar cómo encapsular el paquete y reenviarlo hacia fuera la interfaz de salida correcta.

La figura muestra cómo un router determina primero la mejor ruta y, a continuación, reenvía el paquete.

Proceso de Decisión de Reenvío de Paquetes

Proceso de Decisión de Reenvío de Paquetes

Los siguientes pasos describen el proceso de reenvío de paquetes que se muestra en la figura:

  1. La trama de enlace de datos con un paquete IP encapsulado llega a la interfaz de entrada.
  2. El router examina la dirección IP de destino en el encabezado del paquete y consulta su tabla de enrutamiento IP.
  3. El router encuentra el prefijo coincidente más largo en la tabla de enrutamiento.
  4. El router encapsula el paquete en una trama de enlace de datos y lo reenvía por la interfaz de salida. El destino podría ser un dispositivo conectado a la red o un router de siguiente salto.
  5. Sin embargo, si no hay ninguna entrada de ruta coincidente, el paquete se descarta

Haz clic en cada botón para obtener una descripción de las tres cosas que un router puede hacer con un paquete después de que haya determinado la mejor ruta.

Reenvía el paquete a un dispositivo en una red conectada directamente

Si la entrada de la ruta indica que la interfaz de salida es una red directamente conectada, esto significa que la dirección IP de destino del paquete pertenece a un dispositivo de la red directamente conectada. Por lo tanto, el paquete puede ser reenviado directamente al dispositivo de destino. El dispositivo de destino suele ser un dispositivo final en una LAN Ethernet, lo que significa que el paquete debe estar encapsulado en una trama Ethernet.

Para encapsular el paquete en la trama Ethernet, el router necesita determinar la dirección MAC de destino asociada a la dirección IP de destino del paquete. El proceso varía en función de si el paquete es un paquete IPv4 o IPv6:

  • Paquete IPv4: el router comprueba en su tabla ARP la dirección IPv4 de destino y una dirección MAC de Ethernet asociada. Si no hay ninguna coincidencia, el router envía una solicitud ARP. El dispositivo de destino devolverá una Respuesta ARP con su dirección MAC. El router puede ahora reenviar el paquete IPv4 en un trama Ethernet con la dirección MAC de destino correcta.
  • Paquete IPv6 - El router comprueba en su caché vecino la dirección IPv6 de destino y una dirección MAC de Ethernet asociada. Si no hay coincidencia, el router envía un mensaje de solicitud de vecinos (NS) ICMPv6. El dispositivo de destino devolverá un mensaje de Anuncio de Vecino ICMPv6 (NA) con su dirección MAC. El router puede ahora reenviar el paquete IPv6 en un trama Ethernet con la dirección MAC de destino apropiada.

Envía el paquete a un router de siguiente salto

Si la entrada de la ruta indica que la dirección IP de destino está en una red remota, esto significa que la dirección IP de destino del paquete pertenece a un dispositivo de red que no está conectado directamente. Por lo tanto, el paquete debe ser reenviado a otro router, específicamente a un router de siguiente salto. La dirección del siguiente salto se indica en la entrada de la ruta.

Si el router de reenvío y el router de siguiente salto están en una red Ethernet, se llevará a cabo un proceso similar (ARP y descubrimiento de vecinos ICMPv6) para determinar la dirección MAC de destino del paquete, como se ha descrito anteriormente. La diferencia es que el router buscará la dirección IP del router de siguiente de salto en su tabla ARP o en la caché del vecino, en lugar de la dirección IP de destino del paquete.

Nota: Este proceso variará para otros tipos de redes de Capa 2.

Suelta el paquete - No hay coincidencias en la tabla de rutas

Si no hay coincidencia entre la dirección IP de destino y un prefijo en la tabla de enrutamiento, y si no hay una ruta por defecto, el paquete será descartado.

2. Reenvío de Paquetes de Extremo a Extremo


La responsabilidad principal de la función de reenvío de paquetes es encapsular los paquetes en el tipo de trama de enlace de datos apropiado para la interfaz de salida. Por ejemplo, el formato de trama de enlace de datos para un enlace en serie podría ser el protocolo Punto a Punto (PPP), el protocolo High-Level Data Link Control (HDLC), o algún otro protocolo de Capa 2.

Haz clic en cada botón y reproduce las animaciones de PC1 enviando un paquete a PC2. Observa cómo cambian el contenido y el formato de la trama de vínculo de datos en cada salto.

En la primera animación, PC1 envía un paquete a PC2. Si no existe ninguna entrada ARP para el gateway predeterminado en la tabla ARP, la PC1 envía una solicitud de ARP. El router R1 devolvería una respuesta ARP.

PC1 envía paquete a PC2

PC1 envía paquete a PC2

R1 ahora reenvía el paquete a PC2. Debido a que la interfaz de salida se encuentra en una red Ethernet, el R1 debe resolver la dirección IPv4 de siguiente salto con una dirección MAC de destino mediante ARP: Si no existe ninguna entrada ARP para la interfaz de siguiente salto 192.168.2.2 en la tabla ARP, R1 envía una solicitud de ARP. R2 devolvería una respuesta ARP.

R1 Reenvía paquete a PC2

R1 Reenvía paquete a PC2

R2 ahora reenvía el paquete a R3. Debido a que la interfaz de salida no es una red Ethernet, el R2 no tiene que resolver la dirección IPv4 de siguiente salto con una dirección MAC de destino. Cuando la interfaz es una conexión serial punto a punto (P2P), el router encapsula el paquete IPv4 en el formato de trama de enlace de datos correspondiente que utiliza la interfaz de salida (HDLC, PPP, etc.). Debido a que no hay direcciones MAC en las interfaces seriales, el R2 establece la dirección de destino de enlace de datos en el equivalente a una broadcast/difusión.

R2 Reenvía Paquete a R3

R2 Reenvía Paquete a R3

R3 ahora reenvía el paquete a PC2. Dado que la interfaz de salida es una red Ethernet conectada directamente, el R3 debe resolver la dirección IPv4 de destino del paquete con una dirección MAC de destino: Si la entrada no aparece en la caché ARP, el R3 envía una solicitud de ARP por la interfaz FastEthernet 0/0. La PC2 envía a cambio una respuesta ARP con su dirección MAC.

R3 Reenvía Paquete a PC2

R3 Reenvía Paquete a PC2

3. Mecanismos de Reenvío de Paquetes

Como se menciono anteriormente, la responsabilidad principal de la función de reenvío de paquetes es la de encapsular los paquetes en el tipo de trama de enlace de datos correcto para la interfaz de salida. Cuanto más eficientemente un router pueda realizar esta tarea, más rápido podrá reenviar paquetes por el router. Los routers admiten tres mecanismos de reenvío de paquetes:

  • Switching de Procesos
  • Switching Rápido
  • Cisco Express Forwarding (CEF)

Asume que hay un flujo de tráfico que consta de cinco paquetes. Todos van al mismo destino. Haz clic en cada botón para obtener más información sobre los mecanismos de reenvío de paquetes.

Un mecanismo de reenvío de paquetes más antiguo que todavía está disponible para routers Cisco. Cuando un paquete llega a una interfaz, se reenvía al plano de control, donde la CPU hace coincidir la dirección de destino con una entrada de la tabla de routing y, a continuación, determina la interfaz de salida y reenvía el paquete. Es importante comprender que el router hace esto con cada paquete, incluso si el destino es el mismo para un flujo de paquetes. Este mecanismo de switching de procesos es muy lento y rara vez se implementa en las redes modernas. Compara esto con el switching rápido.

Switching de Procesos

Switching de Procesos

Switching rápido (Fast switching) es otro mecanismo de reenvío de paquetes más antiguo que fue el sucesor del switching de procesos. Fast switching usa una memoria caché de switching rápido para almacenar la información de siguiente salto. Cuando un paquete llega a una interfaz, se reenvía al plano de control, donde la CPU busca una coincidencia en la caché de switching rápido. Si no encuentra ninguna, se aplica el switching de procesos al paquete, y este se reenvía a la interfaz de salida. La información de flujo del paquete también se almacena en la caché de switching rápido. Si otro paquete con el mismo destino llega a una interfaz, se vuelve a utilizar la información de siguiente salto de la caché sin intervención de la CPU.

Con el switching rápido, observa que el switching de procesos se aplica solo al primer paquete de un flujo, el cual se agrega a la caché de switching rápido. Los cuatro paquetes siguientes se procesan rápidamente según la información de la caché de switching rápido.

Switching Rápido

Switching Rápido

CEF es el mecanismo de reenvío de paquetes más reciente y predeterminado del IOS de Cisco. Al igual que el switching rápido, CEF construye un Forwarding Information Base (FIB) y una tabla de adyacencia. Sin embargo, las entradas de la tabla no se activan por los paquetes como en el switching rápido, sino que se activan por los cambios, como cuando se modifica un elemento en la topología de la red. Por lo tanto, cuando se converge una red, la FIB y las tablas de adyacencia contienen toda la información que el router debe tener en cuenta al reenviar un paquete. Cisco Express Forwarding es el mecanismo de reenvío más rápido y la opción más utilizada en los routers Cisco y en los Switches multicapa.

CEF crea la FIB y las tablas de adyacencia una vez que se converge la red. Los cinco paquetes se procesan rápidamente en el plano de datos.

Cisco Express Forwarding o CEF

Cisco Express Forwarding o CEF

Una analogía frecuente que se usa para describir los tres mecanismos de reenvío de paquetes es la siguiente:

  • El switching de procesos resuelve un problema realizando todos los cálculos matemáticos, incluso si los problemas son idénticos.
  • El switching rápido resuelve un problema realizando todos los cálculos matemáticos una vez y recuerda la respuesta para los problemas posteriores idénticos.
  • CEF soluciona todos los problemas posibles antes de tiempo en una hoja de cálculo.

Glosario: Si tienes dudas con algún término especial, puedes consultar este diccionario de redes informáticas.

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