Topología en anillo con redundancia Enrutamiento estático con 3 routers (Práctica con Packet Tracer)

Objetivo:

Implementar una topología en anillo con 3 routers, configurando enrutamiento estático con rutas principales y de respaldo (redundancia) para garantizar la conectividad ante fallos.

Escenario:

  • Redes LAN: Red A (192.168.10.0/24), Red B (192.168.20.0/24), Red C (192.168.30.0/24).
  • Enlaces Seriales (WAN): Subredes /30 (ej. 192.168.100.0/30, 192.168.100.4/30, 192.168.100.8/30).
  • Topología: Anillo conectado mediante interfaces seriales.


Instrucciones:

Fase 1: Construcción de la topología física:

  • Añadir el módulo HWIC-2T a cada router (apagar, insertar, encender) para poder conectar los puertos seriales.
  • Conectar routers en anillo usando cable Serial DCE (asegurando el reloj/clock rate en el extremo DCE).
  • Conectar los Switchs a su Router correspondiente y los PCs a los Switchs con Cable de cobre directo.

Fase 2: Configuración de Interfaces:

  • Configurar las interfaces GigabitEthernet 0/0 de cada router como Gateway de su LAN:

ROUTER A:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config)# interface g0/0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

ROUTER B:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config)# interface g0/0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

ROUTER C:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config)# interface g0/0/0
Router(config-if)# ip address 192.168.30.1 255.255.255.0
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit
  • NOTA: Selecciona el menú Opciones --> Preferencias y marca la casilla Mostrar siempre las etiquetas de los puertos para ver el nombre de las interfaces donde está conectado cada cable.
  • Asignar IPs a las interfaces Serial de acuerdo a las subredes /30 definidas (máscara 255.255.255.252):

ROUTER A:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config)# interface serial 0/1/0
Router(config-if)# ip address 192.168.100.1 255.255.255.252
Router(config-if)# clock rate 64000
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

ROUTER B:

Router> en
Router# config t
Router(config)# interface s0/1/0
Router(config-if)# ip address 192.168.100.2 255.255.255.252
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit
Router(config)# interface s0/1/1
Router(config-if)# ip address 192.168.100.5 255.255.255.252
Router(config-if)# clock rate 64000
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

ROUTER C:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config)# interface serial 0/1/0
Router(config-if)# ip address 192.168.10.6 255.255.255.252
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit
Router(config)# interface serial 0/1/1
Router(config-if)# ip address 192.168.100.9 255.255.255.252
Router(config-if)# clock rate 64000
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

ROUTER A:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config)# interface serial 0/1/1
Router(config-if)# ip address 192.168.100.10 255.255.255.252
Router(config-if)# no shutdown
Router(config-if)# exit

Fase 3: Enrutamiento Estático con redundancia (rutas flotantes):

En una topología en anillo, un router puede comunicarse con las redes remotas a través de dos caminos diferentes (por ejemplo, sentido horario o antihorario). Para configurar esta redundancia mediante rutas estáticas, aplicaremos el principio de ruta estática flotante:

  • En cada router, configurar ip route hacia las redes remotas que no conoce.
    • Ruta principal: Configuramos el comando ip route apuntando al siguiente salto del camino más directo (con la Distancia Administrativa por defecto, que es 1). La ruta principal va por el camino más corto, la cual será la elegida por defecto al tener menor distancia administrativa.
    • Ruta de respaldo (Flotante): Configuramos un segundo comando ip route hacia el mismo destino, pero utilizando el camino alternativo y añadiendo una Distancia Administrativa superior (por ejemplo, 5) al final de la instrucción. La ruta de respaldo va por el camino alternativo del anillo, configurada con una métrica administrativa mayor (5). Si el enlace principal cae, el router descartará esa ruta automáticamente y activará la de respaldo sin intervención manual.

ROUTER A:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config-if)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.100.2
Router(config-if)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.100.9 5
Router(config-if)# ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.100.9
Router(config-if)# ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.100.2 5
Router(config-if)#

ROUTER B:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config-if)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.100.1
Router(config-if)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.100.6 5
Router(config-if)# ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.100.6
Router(config-if)# ip route 192.168.30.0 255.255.255.0 192.168.100.1 5
Router(config-if)#

ROUTER C:

Router> enable
Router# configure terminal
Router(config-if)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.100.10
Router(config-if)# ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.100.5 5
Router(config-if)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.100.5
Router(config-if)# ip route 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.100.10 5
Router(config-if)#

¿Por qué se configura el "clock rate" y por qué en un solo extremo del cable serial?

En una red de área extensa (WAN) simulada mediante conexiones seriales, los dispositivos se comunican utilizando dos roles de sincronización diferentes: DTE (Data Terminal Equipment, que actúa como receptor) y DCE (Data Communication Equipment, que actúa como proveedor del reloj de sincronización).

A continuación se explican los dos motivos principales de esta configuración:

  • ¿Por qué solo en un extremo (el que tiene el icono del reloj)?

    En la vida real y en Packet Tracer, un cable serial DCE-DTE requiere que solo el dispositivo conectado al extremo DCE (el lado que proporciona físicamente la señal de reloj o sincronización de pulsos) marque el ritmo de la transmisión. El otro extremo (DTE) se sincroniza automáticamente escuchando al DCE. Si intentaras configurar el comando clock rate en ambos extremos o en el lado incorrecto (DTE), el router arrojaría un error indicando que la interfaz no es DCE.

  • ¿Por qué se usa el valor 64000?

    El parámetro 64000 representa una velocidad de transferencia de 64,000 bits por segundo (64 kbps). Este valor es un estándar histórico clásico en telecomunicaciones (equivalente a la velocidad de un canal digital básico o canal B de una línea RDSI/ISDN). En entornos de simulación y prácticas de laboratorio como Packet Tracer, se elige esta cifra porque es un valor realista, ligero y estable para que los routers procesen el tráfico de prueba sin saturar la simulación.

Explicación del subnetting para los enlaces seriales:

Cuando diseñamos una topología en anillo con routers, los enlaces punto a punto entre ellos (puertos seriales) no necesitan grandes bloques de direcciones IP. Para evitar desperdiciar espacio, aplicamos subnetting con un prefijo /30 (cuya máscara de subred es 255.255.255.252).

Una máscara /30 deja únicamente 2 bits para los hosts (22 = 4 direcciones totales por subred). Por lo tanto, cada bloque de red avanza en saltos exactos de 4 en 4 direcciones.

Para los enlaces seriales de nuestra topología utilizamos la red base 192.168.100.0/30, dividiéndola de la siguiente manera:

  • Primera subred (Enlace entre Router A y Router B):
    • Dirección de Red: 192.168.100.0
    • IP Utilizable 1: 192.168.100.1 (Asignada al Router A)
    • IP Utilizable 2: 192.168.100.2 (Asignada al Router B)
    • Dirección de Broadcast: 192.168.100.3

  • Segunda subred (Enlace entre Router B y Router C): Como el bloque anterior abarca del .0 al .3, la siguiente subred arranca en el siguiente número disponible:
    • Dirección de Red: 192.168.100.4
    • IP Utilizable 1: 192.168.100.5 (Asignada al Router B)
    • IP Utilizable 2: 192.168.100.6 (Asignada al Router C)
    • Dirección de Broadcast: 192.168.100.7

  • Tercera subred (Enlace entre Router C y Router A - cerrando el anillo):
    • Dirección de Red: 192.168.100.8
    • IP Utilizable 1: 192.168.100.9 (Asignada al Router C)
    • IP Utilizable 2: 192.168.100.10 (Asignada al Router A)
    • Dirección de Broadcast: 192.168.100.11

Verificación:

  • Probar conectividad mediante ping o envío de PDU (Nota: el primer paquete suele fallar por ARP).
  • Prueba de fallo: Eliminar físicamente un enlace serial entre dos routers y verificar que los paquetes siguen llegando a su destino a través de la ruta de respaldo.

Preguntas de reflexión:

  1. ¿Por qué es necesario el uso de un clock rate en las interfaces seriales DCE?
  2. ¿Qué ocurre con la tabla de enrutamiento cuando una interfaz principal cae y existe una ruta de respaldo estática?
  3. ¿Cuál es la ventaja de la topología en anillo frente a una topología en estrella simple en términos de disponibilidad?
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1. ¿Por qué es necesario el uso de un clock rate en las interfaces seriales DCE?

El clock rate (frecuencia de reloj) es indispensable en las conexiones seriales tradicionales porque permite temporizar y sincronizar el envío de los bits a lo largo de la línea física.

  • Sincronización de pulsos: El dispositivo configurado como DCE actúa como emisor de la señal de referencia temporal, indicando al extremo receptor (DTE) el momento exacto en el que debe leer cada bit para evitar desfasajes o corrupción de datos.
  • Control de velocidad: Establece la tasa máxima de transferencia permitida en ese segmento WAN, regulando el flujo de paquetes que la infraestructura física es capaz de procesar.

2. ¿Qué ocurre con la tabla de enrutamiento cuando una interfaz principal cae y existe una ruta de respaldo estática?

Cuando el enlace principal asociado a una ruta estática deja de estar disponible (la interfaz pasa a estado down / down):

  • Eliminación de la ruta activa: El router detecta de forma automática la pérdida del enlace y retira de inmediato la ruta principal de su tabla de enrutamiento (al tener una Distancia Administrativa menor, por ejemplo, 1).
  • Activación de la ruta flotante: Al desaparecer la ruta preferida, el router examina sus opciones de respaldo y descubre la ruta estática alternativa configurada con una Distancia Administrativa mayor (por ejemplo, 5). Esta se instala de manera transparente en la tabla de enrutamiento, redirigiendo el tráfico por el camino alternativo sin intervención manual.

3. ¿Cuál es la ventaja de la topología en anillo frente a una topología en estrella simple en términos de disponibilidad?

La diferencia fundamental radica en la tolerancia a fallos y la redundancia de caminos:

  • Eliminación de puntos únicos de fallo (SPoF): En una estrella simple, si el nodo central o el enlace principal de un dispositivo falla, los equipos quedan totalmente incomunicados.
  • Caminos alternativos automáticos: En una topología en anillo combinada con rutas de respaldo, cada router dispone de dos rutas físicas posibles para alcanzar cualquier destino. Si un enlace o router intermedio sufre una avería, la red es capaz de reencaminar el tráfico por el sentido opuesto del anillo, garantizando una alta disponibilidad y continuidad del servicio.
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