Un router —anglicismo también conocido como ruter, enrutador, ruteador o encaminador de paquetes— es un dispositivo que proporciona conectividad a nivel de red o nivel tres en el modelo OSI. Su función principal consiste en enviar o encaminar paquetes de datos de una red a otra, es decir, interconectar subredes, entendiendo por subred un conjunto de máquinas IP que se pueden comunicar sin la intervención de un enrutador (mediante bridges), y que por tanto tienen prefijos de red distintos.
Historia
El primer dispositivo que tenía fundamentalmente la misma
funcionalidad que lo que a día de hoy entendemos por enrutador, era el Interface Message Processor o IMP. Los IMP eran los dispositivos que formaban la ARPANET, la primera red de conmutación de paquetes. La idea de un enrutador (llamado por aquel entonces gateway o puerta de enlace) vino inicialmente de un grupo internacional de investigadores en redes de computadoras llamado el International Network Working Group (INWG). Creado en 1972
como un grupo informal para considerar las cuestiones técnicas que
abarcaban la interconexión de redes diferentes, se convirtió ese mismo
año en un subcomité del International Federation for Information Processing.
Esos dispositivos se diferenciaban de los conmutadores de paquetes
que existían previamente en dos características. Por una parte,
conectaban tipos de redes diferentes, mientras que por otra parte, eran
dispositivos sin conexión, que no aseguraban fiabilidad en la entrega de
tráfico, dejando este rol enteramente a los hosts. Esta última idea había sido ya planteada en la red CYCLADES.
La idea fue investigada con más detalle, con la intención de crear un
sistema prototipo como parte de dos programas. Uno era el promovido por
DARPA, programa que creó la arquitectura TCP/IP
que se usa actualmente, y el otro era un programa en Xerox PARC para
explorar nuevas tecnologías de redes, que produjo el sistema llamado PARC Universal Packet. Debido a la propiedad intelectual que concernía al proyecto, recibió poca atención fuera de Xerox durante muchos años.
Un tiempo despuésde 1974, Xerox consiguió el primer enrutador funcional, aunque el primer y verdadero router IP fue desarrollado por Virginia Stazisar en BBN, como parte de ese esfuerzo promovido por DARPA, durante 1975-76. A finales de 1976, tres enrutadores basados en PDP-11 entraron en servicio en el prototipo experimental de Internet.
El primer enrutador multiprotocolo fue desarrollado simultáneamente por un grupo de investigadores del MIT y otro de Stanford en 1981.
El enrutador de Stanford se le atribuye a William Yeager y el del MIT a
Noel Chiappa. Ambos estaban basados en PDP-11. Como ahora prácticamente
todos los trabajos en redes usan IP en la capa de red,
los encaminadores multiprotocolo son en gran medida obsoletos, a pesar
de que fueron importantes en las primeras etapas del crecimiento de las
redes de ordenadores, cuando varios protocolos distintos de TCP/IP eran
de uso generalizado. Los encaminadores que manejan IPv4 e IPv6 son
multiprotocolo, pero en un sentido mucho menos variable que un
encaminador que procesaba AppleTalk, DECnet, IP, y protocolos de XeroX. Desde mediados de los años 1970 y en los años 1980, los miniordenadores de propósito general servían como routers.
Actualmente, los enrutadores de alta velocidad están altamente especializados, ya que se emplea un hardware
específico para acelerar las funciones de encaminamiento más
específicas, como son el encaminamiento de paquetes y funciones
especiales como la encriptación IPsec.
Funcionamiento
El funcionamiento básico de un router (en español 'enrutador' o
'encaminador'), como se deduce de su nombre, consiste en enviar los
paquetes de red por el camino o ruta más adecuada en cada momento. Para
ello almacena los paquetes recibidos y procesa la información de origen y
destino que poseen. En base a esta información lo reenvían a otro
enrutador o al host
final en una actividad que se denomina 'encaminamiento'. Cada enrutador
se encarga de decidir el siguiente salto en función de su tabla de
reenvío o tabla de encaminamiento, la cual se genera mediante protocolos que deciden cuál es el camino más adecuado o corto, como protocolos basado en el algoritmo de Dijkstra.
Por ser los elementos que forman la capa de red, tienen que
encargarse de cumplir las dos tareas principales asignadas a la misma:
- Reenvío de paquetes (Forwarding): cuando un paquete llega al enlace de entrada de un enrutador, éste tiene que pasar el paquete al enlace de salida apropiado. Una característica importante de los enrutadores es que no difunden tráfico difusivo.
- Encaminamiento de paquetes (routing): mediante el uso de algoritmos de encaminamiento tiene que ser capaz de determinar la ruta que deben seguir los paquetes a medida que fluyen de un emisor a un receptor.
Por tanto, debemos distinguir entre reenvío y encaminamiento. Reenvío
consiste en coger un paquete en la entrada y enviarlo por la salida que
indica la tabla, mientras que por encaminamiento se entiende el proceso
de hacer esa tabla.
Arquitectura física
En un router se pueden identificar cuatro componentes:
- Puertos de entrada: realiza las funciones de la capa física consistentes en la terminación de un enlace físico de entrada a un router; realiza las funciones de la capa de enlace de datos necesarias para interoperar con las funciones de la capa de enlace de datos en el lado remoto del enlace de entrada; realiza también una función de búsqueda y reenvío de modo que un paquete reenviado dentro del entramado de conmutación del enrutador emerge en el puerto de salida apropiado.
- Entramado de conmutación: conecta los puertos de entrada del router a sus puertos de salida.
- Puertos de salida: almacena los paquetes que le han sido reenviados a través del entramado de conmutación y los transmite al enlace de salida. Realiza entonces la función inversa de la capa física y de la capa de enlace que el puerto de entrada.
- Procesador de encaminamiento: ejecuta los protocolos de encaminamiento, mantiene la información de encaminamiento y las tablas de reenvío y realiza funciones de gestión de red dentro del router.
Tipos de encaminadores
Los encaminadores pueden proporcionar conectividad dentro de las empresas, entre las empresas e Internet, y en el interior de proveedores de servicios de Internet (ISP). Los encaminadores más grandes (por ejemplo, el Alcatel-Lucent 7750 SR) interconectan ISP, se suelen llamar metro encaminador, o pueden ser utilizados en grandes redes de empresas
Conectividad Small Office, Home Office (SOHO)
Los encaminadores se utilizan con frecuencia en los hogares para conectar a un servicio de banda ancha, tales como IP sobre cable o ADSL. Un encaminador usado en una casa puede permitir la conectividad a una empresa a través de una red privada virtual segura.
Si bien son funcionalmente similares a los encaminadores, los encaminadores residenciales usan traducción de dirección de red en lugar de direccionamiento.
En lugar de conectar ordenadores locales a la red directamente, un
encaminador residencial debe hacer que los ordenadores locales parezcan
ser un solo equipo.
Encaminador de empresa
En las empresas se pueden encontrar encaminadores de todos los
tamaños. Si bien los más poderosos tienden a ser encontrados en ISP,
instalaciones académicas y de investigación, pero también en grandes
empresas.
El modelo de tres capas es de uso común, no todos de ellos necesitan estar presentes en otras redes más pequeñas.
Acceso
Los encaminadores de acceso, incluyendo SOHO, se encuentran en sitios
de clientes como sucursales que no necesitan de enrutamiento jerárquico
de los propios. Normalmente, son optimizados para un bajo costo.
Distribución
Los encaminadores de distribución agregan tráfico desde encaminadores
de acceso múltiple, ya sea en el mismo lugar, o de la obtención de los
flujos de datos procedentes de múltiples sitios a la ubicación de una
importante empresa. Los encaminadores de distribución son a menudo
responsables de la aplicación de la calidad del servicio a través de una
WAN, por lo que deben tener una memoria considerable, múltiples
interfaces WAN, y transformación sustancial de inteligencia.
También pueden proporcionar conectividad a los grupos de servidores o
redes externas. En la última solicitud, el sistema de funcionamiento
del encaminador debe ser cuidadoso como parte de la seguridad de la
arquitectura global. Separado del encaminador puede estar un cortafuegos o VPN
concentrador, o el encaminador puede incluir estas y otras funciones de
seguridad. Cuando una empresa se basa principalmente en un campus,
podría no haber una clara distribución de nivel, que no sea tal vez el
acceso fuera del campus.
En tales casos, los encaminadores de acceso, conectados a una red de área local (LAN), se interconectan a través del Core routers.
Núcleo
En las empresas, el core routers puede proporcionar una
"columna vertebral" interconectando la distribución de los niveles de
los encaminadores de múltiples edificios de un campus, o a las grandes
empresas locales.Tienden a ser optimizados para ancho de banda alto.
Cuando una empresa está ampliamente distribuida sin ubicación central, la función del core router puede ser asumido por el servicio de WAN al que se suscribe la empresa, y la distribución de encaminadores se convierte en el nivel más alto.
Borde
Los encaminadores de borde enlazan sistemas autónomos con las redes troncales de Internet u otros sistemas autónomos, tienen que estar preparados para manejar el protocolo BGP y si quieren recibir las rutas BGP, deben poseer una gran cantidad de memoria.
Encaminadores inalámbricos
A pesar de que tradicionalmente los encaminadores solían tratar con
redes fijas (Ethernet, ADSL, RDSI...), en los últimos tiempos han
comenzado a aparecer encaminadores que permiten realizar una interfaz
entre redes fijas y móviles (Wi-Fi, GPRS, Edge, UMTS, Fritz!Box, WiMAX...)
Un encaminador inalámbrico comparte el mismo principio que un
encaminador tradicional. La diferencia es que éste permite la conexión
de dispositivos inalámbricos a las redes a las que el encaminador está
conectado mediante conexiones por cable. La diferencia existente entre
este tipo de encaminadores viene dada por la potencia que alcanzan, las
frecuencias y los protocolos en los que trabajan.
En Wi-Fi estas distintas diferencias se dan en las denominaciones como clase a/b/g/ y n.
Equipos domésticos
Los equipos que actualmente se le suelen vender al consumidor de a pie como routers no son simplemente eso, si no que son los llamados Customer Premises Equipment (CPE). Los CPE están formados por un módem, un router, un switch y opcionalmente un punto de acceso WiFi.
Mediante este equipo se cubren las funcionalidades básicas requeridas en las 3 capas inferiores del modelo OSI.
Los routers en el modelo OSI
En el modelo OSI
se distinguen diferentes niveles o capas en los que las máquinas pueden
trabajar y comunicarse para entenderse entre ellas. En el caso de los routers encontramos dos tipos de interfaces:
- Interfaces enrutadas: son interfaces de nivel 3, accesibles por IP. Cada una se corresponde con una dirección subred distinta. En IOS se denominan "IP interface". Se distinguen a su vez dos subtipos:
-
- Interfaces físicas: aquellas accesibles directamente por IP.
- Interfaces virtuales: aquellas que se corresponden con una VLAN o un CV. Si dicha interfaz se corresponde con una única VLAN se denomina Switch Virtual Interfaz (SVI), mientras que si se corresponde con un enlace trunk o con un CV, actúan como subinterfaces.
- Interfaces conmutadas: se trata de interfaces de nivel 2 accesibles solo por el módulo de switching. En IOS reciben el nombre de "switch port". Las hay de dos tipos:
-
- Puertos de acceso: soportan únicamente tráfico de una VLAN.
- Puertos trunk: soportan tráfico de varias VLANs distintas.
Estas posibilidades de configuración están únicamente disponibles en
los equipos modulares, ya que en los de configuración fija, los puertos
de un router actúan siempre como interfaces enrutadas, mientras que los puertos de un switch como interfaces conmutadas. Además, la única posible ambigüedad en los equipos configurables se da en los módulos de switching, donde los puertos pueden actuar de las dos maneras, dependiendo de los intereses del usuario.
Conmutadores frente a routers
Un conmutador, al igual que un router es también un dispositivo de conmutación de paquetes de almacenamiento y reenvío. La diferencia fundamental es que el conmutador opera en la capa 2 (capa de enlace) del modelo OSI, por lo que para enviar un paquete se basa en una dirección MAC, al contrario de un router que emplea la dirección IP.
Bibliografía
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- Stallings, William (2005). Comunicaciones y Redes de Computadores. Prentice Hall. ISBN 84-205-4110-9.
- Comer, Douglas (2000). Redes Globales de Información con Internet y TCP/ IP. Prentice Hall. ISBN 968-880-541-6.
- Parte de este artículo fue creado a partir de la traducción del artículo Router de la Wikipedia en inglés, bajo licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0 y GFDL.
- Se usó parte de los apuntes de clase de la asignatura Redes y Servicios Telemáticos (Universidade de Vigo).
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