FHRP-Cisco

Prologo: El Post explora la necesidad crítica de redundancia en el primer salto de una red, donde los dispositivos dependen de una única puerta de enlace predeterminada para comunicarse con redes externas. Si este punto falla, toda la conectividad se interrumpe. Para evitar este único punto de fallo, se emplean los Protocolos de Redundancia de Primer Salto (FHRP).

FHRP-Cisco “Redundancia-Primer-Salto”

Necesidad de Redundancia en el Primer Salto:

1. Primer Salto: Es el dispositivo de puerta de enlace predeterminado (router o switch Capa 3) que permite a los hosts comunicarse con redes externas. Su fallo implica la pérdida total de conectividad externa para los dispositivos dependientes.
2. Problema: La dependencia de una única puerta de enlace crea un punto único de fallo, lo que resalta la necesidad de redundancia.

Definición del «Primer Salto»:

-. En el contexto de una red informática, el término «primer salto» se refiere al punto inicial de transferencia de tráfico de red desde un dispositivo–host hacia su destino. Este primer paso involucra típicamente al dispositivo de puerta de enlace predeterminado, que suele ser un Router o un Switch de Capa-3 que proporciona la primera conexión a redes externas. El «primer salto» es, por lo tanto, el dispositivo principal a través del cual una red interna accede a otra red externa. Cada nodo por el que una trama debe pasar en su camino hacia una red de destino diferente se considera un «salto«, y el primer–Router que se encuentra en este camino es el «primer salto» para ese tráfico. Este concepto es fundamental para comprender cómo los datos se mueven fuera de una red local y la importancia de asegurar la disponibilidad de este primer punto de tránsito.

Único Punto de Fallo: “Puerta de Enlace Predeterminada”

-. En la mayoría de las configuraciones de red, los dispositivos finales, como Ordenadores y Servidores, se configuran con una única dirección-IP de puerta de enlace predeterminada. Esta dirección–IP apunta al router de primer salto que permite la comunicación con redes externas. Sin embargo, esta dependencia de una única puerta de enlace introduce una vulnerabilidad significativa. Si este dispositivo de puerta de enlace o la interfaz a través de la cual se conecta falla, los hosts configurados con esa dirección de puerta de enlace predeterminada perderán la conectividad con cualquier red fuera de su segmento local. Esta situación se debe a que, en una red conmutada, cada cliente recibe solo una puerta de enlace predeterminada, y no existe un mecanismo inherente para utilizar una puerta de enlace secundaria si la primera falla. Aunque los protocolos de enrutamiento en los Routers pueden converger dinámicamente para encontrar rutas alternativas, esta capacidad no se extiende automáticamente a los dispositivos finales, que seguirán intentando enviar tráfico a la dirección–IP de la puerta de enlace predeterminada fallida. Esta limitación subraya la necesidad de mecanismos que proporcionen redundancia a nivel del primer salto, asegurando que la falla de un único dispositivo no interrumpa la comunicación de toda la red local.

Introducción a los Protocolos de Redundancia de Primer Salto (FHRPs):

-. Los Protocolos de Redundancia de Primer Salto (FHRPs) son un conjunto de protocolos de red diseñados para mitigar el problema del único punto de fallo asociado con la puerta de enlace predeterminada. Estos protocolos permiten que múltiples routers trabajen en conjunto para presentarse como una única puerta de enlace lógica a los hosts en una red local. Al hacerlo, los FHRPs ofrecen una ruta alternativa para el tráfico de red en caso de que el dispositivo de puerta de enlace primario falle, garantizando así una alta disponibilidad y continuidad del servicio. La capacidad de una red para recuperarse dinámicamente de la falla del dispositivo que funciona como puerta de enlace predeterminada se conoce como «redundancia de primer salto«. Los FHRPs son fundamentales en el diseño de redes resilientes, ya que eliminan la dependencia de un único dispositivo para la conectividad con redes externas.

Fundamentos de los FHRPs-Cisco

Alta Disponibilidad y Resiliencia:

-. El objetivo primordial de los FHRPs de Cisco es mejorar la fiabilidad y la disponibilidad de la red al proporcionar redundancia para la función de puerta de enlace predeterminada. Estos protocolos están diseñados para prevenir la pérdida de acceso a redes externas debido a la falla del router predeterminado. Al asegurar que siempre haya un router disponible para manejar el tráfico, los FHRPs garantizan una disponibilidad de red casi ininterrumpida y minimizan las interrupciones del servicio, contribuyendo así a la continuidad del negocio. La implementación de FHRPs es una estrategia clave para evitar puntos únicos de fallo en el diseño de redes, lo que es fundamental para mantener operaciones de red confiables.

[Routers Virtuales] [Direcciones IP Virtuales] [Direcciones MAC Virtuales]:

-. Los FHRPs de Cisco logran la redundancia mediante el uso del concepto de un [router virtual], que es una representación abstracta de múltiples routers físicos que actúan como una única puerta de enlace lógica. Este [router virtual] se asocia con una [dirección-IP virtual], que se configura como la puerta de enlace predeterminada en los dispositivos de usuario final. Para el reenvío de Capa-2, también se asocia una [dirección MAC virtual] con la [dirección IP virtual]. El router activo en el grupo FHRP utiliza esta [dirección MAC virtual] para responder a las solicitudes–ARP de los hosts para la [dirección IP virtual]. La abstracción proporcionada por las [direcciones–IP y MAC virtuales] es fundamental para el mecanismo de conmutación por error sin interrupciones de los FHRPs. Los hosts continúan comunicándose con la misma puerta de enlace lógica, sin ser conscientes de los cambios en el router físico subyacente.

Protocolos FHRP [First Hop Redundancy Protocols]

FHRP de Cisco: HSRP, VRRP y GLBP:

-. Cisco ofrece tres protocolos principales de redundancia de primer salto: el Protocolo de Router de Reserva Directa (HSRP), el Protocolo de Redundancia de Router Virtual (VRRP) y el Protocolo de Balanceo de Carga de Gateway (GLBP). Si bien existen otros protocolos FHRP, como el Protocolo de Redundancia de Direcciones Comunes (CARP) y el Protocolo de Router de Reserva Extrema (ESRP), HSRP, VRRP y GLBP son las soluciones más comúnmente implementadas y consideradas dentro del ecosistema de Cisco. Además, es importante mencionar que también existe una versión de HSRP para IPv6, lo que amplía la aplicabilidad del protocolo a entornos de red más modernos. Comprender las características específicas de cada uno de estos protocolos es crucial para seleccionar la opción más adecuada para las necesidades de un diseño de red particular.

Nota: Los FHRP son esenciales para proporcionar alta disponibilidad del gateway en redes críticas. Al abstraer la IP/MAC del gateway hacia un grupo virtual y gestionar roles activos/backup con detección de fallos automática, aseguran un primer salto tolerante a errores sin intervención manual ni reconfiguración de los hosts.

Recopilando:

-. Veamos los puntos mas importantes de este post:

• Primer salto: Dispositivo de puerta de enlace predeterminado (router o switch capa 3) que conecta hosts con redes externas.
• Problema clave: Dependencia de una única puerta de enlace crea un único punto de fallo, interrumpiendo toda conectividad externa si falla.
• Solución: Protocolos FHRP (First Hop Redundancy Protocols) para redundancia, permitiendo múltiples routers actuar como una puerta de enlace lógica única.
• Router virtual: Abstracción que representa varios routers físicos, asociado a una dirección IP y MAC virtuales.
• Dirección virtual: Configurada como puerta de enlace predeterminada en hosts, garantizando transparencia ante fallos.

1. Protocolos principales: HSRP (Cisco): Usa roles Active/Standby, sin balanceo de carga.
2. Protocolos principales: VRRP (estándar IETF RFC 5798): Usa Master/Backup, compatible multi-vendor.
3. Protocolos principales: GLBP (Cisco): Permite balanceo de carga (round-robin) y múltiples routers activos.

 

1. Direcciones MAC virtuales: HSRP: 00:00:0c:07:ac:[grupo].
2. Direcciones MAC virtuales: VRRP: 00:00:5e:00:01:[vrid].
3. Direcciones MAC virtuales: GLBP: 00:07:b4:00:00:[grupo].

• Conmutación automática: Si el router activo falla, el standby asume el rol sin intervención manual.

1. Balanceo de carga: HSRP: No lo soporta por defecto.
2. Balanceo de carga: VRRPv3: Experimental.
3. Balanceo de carga: GLBP: Sí, mediante distribución de tráfico entre routers.

• Alta disponibilidad: FHRP asegura conectividad continua, minimizando interrupciones en redes críticas.
• Resiliencia: Elimina la dependencia de un único dispositivo físico para el primer salto.
• ARP y MAC virtual: Los hosts interactúan con la MAC virtual, sin detectar cambios en routers físicos.
• IPv6: HSRP tiene versión para IPv6, adaptándose a redes modernas.
• Ventaja de VRRP: Estándar abierto, ideal para entornos multi-vendor.
• Beneficio clave: Los hosts no requieren reconfiguración ante fallos, manteniendo la misma IP/MAC virtual.

 

• Referencias: moreluz.entorno
• Referencias: Cisco