Redes de ComputadoresRedes de Computadores

Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento

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Revisão

• Camada de Rede e Roteamento;

• Protocolos de Roteamento (Interno e Externo);

• RIP;

• IGRP;

• OSPF;

• Introdução aos Protocolos da Camada de Transporte: TCP e UDP.

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Arquitetura TCP/IP

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Camadas do Modelo OSI7. Aplicação Fornece os meios para conectividade ponto-a-ponto e

interação entre máquina-usuário através de uma variedade de aplicações de usuário final via redes de dados.

6. Apresentação Fornece uma representação comum de dados transferidos entre serviços da camada de Aplicação.

5. Sessão Fornece serviços à camada de Apresentação para organizar seu diálogo e para gerenciar a troca de dados.

4. Transporte Define os serviços para segmentar, transferir e reunir os dados para comunicações individuais entre dispositivos finais.

3. Rede Fornece serviços para trocar pedaços individuais de dados através da rede entre dispositivos finais identificados.

2. Enlace Descrevem métodos para trocar quadros de dados entre dispositivos através de um meio físico comum.

1. Física Descrevem os meios mecânicos, elétricos, funcionais e procedimentais para ativar, manter e desativar conexões físicas para transmissão de bits para e/ou a partir de um dispositivo de rede.

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Encapsulamento de Dados

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Função das Camadas• Camada 3 – Rede:

– Responsável pelo endereçamento lógico dos pacotes fim-a-fim, independente dos programas;

– Determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir seu destino (roteamento);

– Faz o controle de congestionamento e podem fazer controle de fluxo também;

– Exemplo: Protocolos X25 / Roteadores / Protocolo IP / IPX / BGP / OSPF / RIP.

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RoteamentoA Internet é uma coleção de redes interconectadas, e os pontos de ligação são os roteadores. Estes, por sua vez, estão organizados de forma hierárquica, onde alguns roteadores são utilizados apenas para trocar dados entre grupos de redes controlados pela mesma autoridade administrativa; enquanto outros roteadores fazem também a comunicação entre as autoridades administrativas. A entidade que controla e administra um grupo de redes e roteadores chama se Sistema Autônomo [RFC 1930].

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Sistemas Autônomos

Em cada rede e usado um protocolo de gateway interior (interior gateway protocol); no entanto, entre as redes e usado um protocolo de gateway exterior — exterior gateway protocol ("gateway" e um termo antigo para "roteador"). Na verdade, como cada rede e independente, todas elas podem usar diferentes algoritmos. Por serem independentes umas das outras, com frequência cada rede de uma inter-rede e denominada sistema autônomo (AS — Autonomous System).

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RoteamentoO roteamento é a principal forma utilizada na Internet para a entrega de pacotes de dados entre hosts (equipamentos de rede de uma forma geral, incluindo computadores, roteadores etc.). O modelo de roteamento utilizado é o do salto-por-salto (hop-by-hop), onde cada roteador que recebe um pacote de dados, abre-o, verifica o endereço de destino no cabeçalho IP, calcula o próximo salto que vai deixar o pacote um passo mais próximo de seu destino e entrega o pacote neste próximo salto. Este processo se repete e assim segue até a entrega do pacote ao seu destinatário. No entanto, para que este funcione, são necessários dois elementos: tabelas de roteamento e protocolos de roteamento.

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RoteamentoTabelas de roteamento são registros de endereços de destino associados ao numero de saltos ate' ele, podendo conter varias outras informações.

Protocolos de roteamento determinam o conteúdo das tabelas de roteamento, ou seja, são eles que ditam a forma como a tabela é montada e de quais informações ela é composta. Existem dois tipos de algoritmo atualmente em uso pelos protocolos de roteamento: o algoritmo baseado em Vetor de Distancia (Distance-Vector Routing Protocols) e o algoritmo baseado no Estado de Enlace (Link State Routing Protocols).

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Roteamento InternoOs roteadores utilizados para trocar informações dentro de Sistemas Autônomos são chamados roteadores internos (interior routers) e podem utilizar uma variedade de protocolos de roteamento interno (Interior Gateway Protocols - IGPs). Dentre eles estao: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF e Integrated IS-IS.

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Roteamento ExternoRoteadores que trocam dados entre Sistemas Autônomos são chamados de roteadores externos (exterior routers), e estes utilizam o Exterior Gateway Protocol (EGP) ou o BGP (Border Gateway Protocol). Para este tipo de roteamento sao considerados basicamente coleções de prefixos CIDR (Classless Inter Domain Routing) identificados pelo numero de um Sistema Autônomo.

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RIP (Routing Information Protocol)

O RIP foi desenvolvido pela Xerox Corporation no inicio dos anos 80 para ser utilizado nas redes Xerox Network Systems (XNS), e, hoje em dia, e' o protocolo intradomínio mais comum, sendo suportado por praticamente todos os fabricantes de roteadores e disponível na grande maioria das versões mais atuais do sistema operacional UNIX.

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RIP (Routing Information Protocol)

Benefícios:•Facilidade de configuração;•Algoritmo simples;•Pouca necessidade de poder de processamento;•Pouca necessidade de memória.

Desvantagens•Necessidade de grande largura de banda (atualização em broadcast a cada 30s);

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RIP (Routing Information Protocol)

O RIP determina o melhor caminho entre dois pontos, levando em conta somente o numero de saltos (hops) entre eles. Esta técnica ignora outros fatores que fazem diferença nas linhas entre os dois pontos, como: velocidade, utilização das mesmas (trafego) e toda as outras métricas que podem fazer diferença na hora de se determinar o melhor caminho entre dois pontos [RFC 1058]

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RIP (Routing Information Protocol)

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RIP (Routing Information Protocol)

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RIP – Leitura Extra Recomendada

http://www.rederio.br/downloads/pdf/nt01100.pdf

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IGRP (Interior Gateway Protocol)

O IGRP também foi criado no inicio dos anos 80 pela Cisco Systems Inc., detentora de sua patente. O IGRP resolveu grande parte dos problemas associados ao uso do RIP para roteamento interno.

O algoritmo utilizado pelo IGRP determina o melhor caminho entre dois pontos dentro de uma rede examinando a largura de banda e o atraso das redes entre roteadores. O IGRP converge mais rapidamente que o RIP, evitando loops de roteamento, e não tem a limitação de saltos entre roteadores.

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IGRP (Interior Gateway Protocol)

Com estas características, o IGRP viabilizou a implementação de redes grandes, complexas e com diversas topologias.

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EIGRP (Enhanced IGRP)

A Cisco aprimorou ainda mais o protocolo IGRP para suportar redes grandes, complexas e criticas, e criou o Enhanced IGRP.

O EIGRP combina protocolos de roteamento baseados em Vetor de Distancia (Distance-Vector Routing Protocols) com os mais recentes protocolos baseados no algoritmo de Estado de Enlace (Link-State). Ele também proporciona economia de trafego por limitar a troca de informações de roteamento àquelas que foram alteradas.

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EIGRP (Enhanced IGRP)

Uma desvantagem do EIGRP, assim como do IGRP, é que ambos são de propriedade da Cisco Systems, não sendo amplamente disponíveis fora dos equipamentos deste fabricante.

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EIGRP (Enhanced IGRP)

Uma desvantagem do EIGRP, assim como do IGRP, é que ambos são de propriedade da Cisco Systems, não sendo amplamente disponíveis fora dos equipamentos deste fabricante.

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OSPF (Open Shortest Path Firts)

Foi desenvolvido pelo IETF (Internet Engineering Task Force) como substituto para o protocolo RIP. O OSPF é um protocolo especialmente projetado para o ambiente TCP/IP para ser usado internamente ao AS. Sua transmissão é baseada no Link State Routing Protocol e a busca pelo menor caminho é computada localmente, usando o algoritmo Shortest Path First – SPF [RFC 1583].

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OSPF - Características

• A inclusão de roteamento por tipo de serviço (TOS - type of service routing). Por exemplo, um acesso FTP poderia ser feito por um link de satélite, enquanto que um acesso a terminal poderia evitar este link, que tem grande tempo de retardo, e ser feito por meio de um outro enlace;

• O fornecimento de balanceamento de carga, que permite ao administrador especificar múltiplas rotas com o mesmo custo para um mesmo destino. O OSPF distribui o trafego igualmente por todas as rotas;

• O suporte à rotas para hosts, sub-redes e redes especificas;

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OSPF - Características

• A possibilidade de configuração de uma topologia virtual de rede, independente da topologia das conexões físicas. Por exemplo, um administrador pode configurar um link virtual entre dois roteadores mesmo que a conexão física entre eles passe através de uma outra rede;

• A utilização de pequenos "hello packets" para verificar a operação dos links sem ter que transferir grandes tabelas. Em redes estáveis, as maiores atualizações ocorrem uma vez a cada 30 minutos.

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OSPF (Open Shortest Path Firts)

O protocolo ainda especifica que todas os anúncios entre roteadores sejam autenticados (isto não quer dizer que necessariamente reflita a realidade das implementações). Permite mais de uma variedade de esquema de autenticação e que diferentes áreas de roteamento (ver abaixo) utilizem esquemas diferentes de autenticação.

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OSPF - Algoritmo

O SPF funciona de modo diferente do vetor-distância, ao invés de ter na tabela as melhores rotas, todos os nós possuem todos os links da rede. Cada rota contém o identificador de interface, o número do enlace e a distância ou métrica. Com essas informações os nós (roteadores) descobrem sozinhos a melhor rota. Abaixo veremos a tabela formada pelo algoritmo SPF em cada um dos nós.

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OSPF - Subprotocolos

• O protocolo OSPF roda "em cima" do protocolo IP e é composto de 3 subprotocolos: hello, exchange e flooding.

• O protocolo flooding é usado para passar as rotinas de atualização e também é usado para manter o sincronismo das entradas dos bancos de dados.

• O protocolo hello é usado para verificar que os links estão funcionando e para eleger o roteador designado e seu backup para redes broadcast e não-broadcast.

• O protocolo exchange é usado para inicializar o sincronismo entre dois bancos de dados.

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OSPF - Algoritmo

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OSPF - AlgoritmoQuando ocorre uma alteração em um dos enlaces da rede, os nós adjacentes o percebem e avisam aos seus vizinhos. Para os vizinhos saberem se este aviso é novo ou velho, é necessário um campo no pacote com número da mensagem ou sua hora. Portanto, quando um nó recebe uma mensagem, primeiro é feita a verificação da existência ou não desta rota, se ela não existir é adicionada. Se existe, compara-se o número da mensagem recebida com a rota da tabela. Se o número da mensagem recebida for maior que a da tabela, a rota é substituída, caso contrário, a rota da tabela é transmitida como uma nova mensagem. Se os números forem iguais nada é feito. Este processo é chamado de Flooding.

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OSPF - AlgoritmoO OSPF possui uma série de proteções contra alguns perigos como erros de memória, falhas nos processos de flooding ou mesmo contra introdução voluntária de informação enganosa. São elas:•Os pacotes de descrição da tabela são enviados de forma segura;•Cada entrada é protegida por um contador de tempo e é removida da tabela se um pacote de atualização não chegar em um determinado tempo;•As mensagens podem ser autenticadas;•O processo de flooding inclui notificação de reconhecimento salto por salto.

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OSPF - Desvantagens

• Complexidade;• Maior necessidade de memória por parte dos

computadores e roteadores;• Maior necessidade de processamento.

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OSPF (Open Shortest Path Firts)

http://www.visualland.net/index.php

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OSPF x RIP

• Convergência rápida e sem loop;

Enquanto o RIP converge proporcionalmente ao número de nós da rede, o OSPF converge em uma proporção logarítmica ao número de enlaces. Isto torna a convergência do OSPF muito mais rápida. Além disso, no protocolo RIP, a mensagem é proporcional ao número de destinos, sendo assim se a rede é muito grande, cada mensagem terá de ser subdividida em vários pacotes, diminuindo mais ainda a velocidade de convergência.

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OSPF x RIP

• Caminhos Múltiplos

Nem sempre a melhor rota entre X e Y deve ser a única utilizada, pois isso pode implicar em sua sobrecarga. Análises matemáticas provaram que a divisão do tráfego em duas rotas é mais eficiente.

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EGP (Exterior GatewayProtocol)

• Os protocolos de encaminhamento exteriores ou EGPs são usados para trocar informação entre routers de sistemas autônomos diferentes;

• EGP é usado entre routers de diferentes AS e assume que existe apenas uma rede de backbone, ou seja, que existe apenas um único caminho entre dois quaisquer AS. Esta é uma das razões para que o seu uso esteja remetido para grandes redes privadas (Intranets).

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EGP (Exterior GatewayProtocol)

• A ineficiência deste protocolo para tratar situações de ciclos e para definir políticas de encaminhamento levou à necessidade de construir um novo protocolo mais robusto.

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BGP (Border Gateway Protocol)

O BGP foi projetado para evitar loops de roteamento em topologias arbitrarias, o mais serio problema de seu antecessor, o EGP (Exterior Gateway Protocol). Outro problema que o EGP não resolve - e é abordado pelo BGP - é o do Roteamento Baseado em Politica (policy based routing), um roteamento com base em um conjunto de regras não-tecnicas, definidas pelos Sistemas Autônomos.

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BGP (Border Gateway Protocol)

• O BGP utiliza o TCP porta 179 como protocolo de transporte. Dois roteadores BGP estabelecem uma conexão TCP entre si e trocam mensagens (open, confirm) para estabelecer uma relação de vizinhança (passam a ser considerados neighbors ou peers).

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Protocolos no Modelo TCP/IP

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Próxima Aula

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Referências Bibliográficas

• Cisco Networking Academy. CCNA Exploration 4.0 - Fundamentos de Rede

• KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet. 3 ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2006

• LUCAS, J. E. S.; Aula 01 - Arquitetura e Protocolos de Redes de Computadores (com adaptações)

• TANENBAUM, A. S. Redes de Computadores. 4 ed. Rio de Janeiro: Campus, 2003

• TEIXEIRA, S. Aula 03 - Modelo OSI