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Roteamento em Backbones IP A.S., RIP, OSPF, IS-IS e BGP Edgard Jamhour.

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Apresentação em tema: "Roteamento em Backbones IP A.S., RIP, OSPF, IS-IS e BGP Edgard Jamhour."— Transcrição da apresentação:

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2 Roteamento em Backbones IP A.S., RIP, OSPF, IS-IS e BGP Edgard Jamhour

3 Estrutura da Internet INTERNET Coleção de Roteadores - Como as informações são roteadas na Internet? - Quem configura os roteadores da Internet?

4 Estrutura da Internet A internet é estruturada na forma de sistemas autônomos: AB C D E FG I J H SISTEMA AUTÔNOMO 1 SISTEMA AUTÔNOMO 2 X Y Z SISTEMA AUTÔNOMO 3

5 Sistema Autônomo (Autonomous System - AS) Um AS é uma rede que divulga seus endereços para outras redes da Internet. Propriedades do AS –Possui os seus próprios IPs. –Seus endereços independem do provedor de acesso. –Pode conectar-se a vários provedores simultaneamente. FG I J H Conexão com outro AS Redes pertencentes ao AS

6 Exemplo de AS Bloco de Endereços do AS: – /16 ( ) – ao FG I J H Conexão com outro AS / / /24 G: H: J: AS: /16

7 Tipos de AS Sistemas autônomos podem ser: –Redes Privadas: Transportam apenas o seu próprio tráfego. –Provedores: Transportam o tráfego de outras redes. privado público privado público

8 Quem usa os endereços do Provedor não é um AS AB C D E FG I J H SISTEMA AUTÔNOMO 1 SISTEMA AUTÔNOMO 2 X Y Z SISTEMA AUTÔNOMO 3 Gateway Default da Rede Corporativa

9 Roteadores na Internet Os roteadores da Internet são de dois tipos: Exterior Gateways –Troca informações com roteadores pertencentes a outros AS. –Equipamento muito caro, com alta capacidade de memória. Interior Gateways –Troca informações apenas no interior do seu AS. –Roteador comum. FG I J H Gateway Interno Gateway Externo

10 Sistema Autônomo As rotas na Internet são atualizadas automaticamente. A estratégia de roteamento no interior do sistema autônomo rede é escolhida pelo administrador do sistema. –IGP: Internal Gateway Protocol A estratégia de roteamento entre sistemas autônomos é definida por um protocolo de roteamente padrão: –BGP: Border Gateway Protocol

11 EGP e IGP AB C D E FG I J H EGP IGP SISTEMA AUTÔNOMO 1 SISTEMA AUTÔNOMO 2 IGP Conhece todas as rotas da Internet Conhece apenas as rotas no interior do AS I E / /24AS: /16 AS: /16

12 IGP e EGP IGP: Interior Gateway Protocols Informações de Roteamento no Interior do AS –RIP: Routing Information Protocol –OSPF: Open Shortest Path First –IS-IS: Intermediate System to Intermediate System EGP: Exterior Gateway Protocols Informações de Roteamento entre ASs –BGP: Border Gateway Protocol

13 Conceitos Básicos de Roteamento RIB (Router Information Base) –conjunto de rotas configuradas no roteador origem estática protocolos de roteamento icmp (redirecionamento) –pode conter mais de uma rota para o mesmo destino FIB (Forwarding Information Base) –conjunto de rotas ativas (não ambiguas) pode conter o endereço MAC do próximo salto –contém apenas as melhores rotas

14 Algoritmos de Roteamento Algoritmo de Roteamento Global –tem conhecimento de toda estrutura da rede algoritmo de estado de enlace: LS (link-state) Algoritmo de Roteamento Decentralizado –nenhum nó tem informação completa da rede algoritmo de vetor de distâncias: DV (distance vector)

15 Vetores de Distância A) Os roteadores divulgam as redes a que estão diretamente conectados por seus enlaces B) Apenas as melhores ofertas são aceitas para cada rede. C) A rotas são propagadas com custo acrescido A B CD rede A acesso a rede A com custo 1 acesso a rede A com custo 2 acesso a rede A com custo 1 acesso a rede A com custo 2 X rede A por B.1-A.1 rede A por C.1-A.2 rede A por D.1-C.3

16 Atualizações de Rota Por re-anuncio e temporização –As rotas tem um tempo de vida (TTL) –Os roteadores re-anunciam periodicamente suas rotas –Rotas cujo re-anuncio não é recebido dentro do prazo de vida são desativadas. –Rotas de maior custo previamente ignoradas passam a ser aceitas. –O tempo de atualização das rotas é aproximadamente: nsaltos * TTL Por atualizações (triggered updates) –Quando um roteador detecta uma alteração em sua tabela ele re- anuncia todas as suas rotas. –Essa técnica reduz o tempo de atualização mas gera grande carga de mensagens de atualização na rede.

17 Estado de Enlace Roteadores trocam informações sobre a topologia da rede (roteadores, enlaces e redes). –Cada roteador mantém um banco de dados completo com a descrição de toda topologia da rede (link state database) –Os roteadores só repassam informações para roteadores parceiros (protocolo Hello - também usado como keep alive) –Os roteadores parceiros sincronizam sua base de estado de enlace através de mensagens LSA (Link State Advertisement) A B Link State Database hello lsa

18 Atualizações de Estado (Inundação) Quando um roteador recebe um LSA que não existe em sua base, ele propaga a informação para todas as suas interfaces (menos a interface por onde a LSA foi recebida) –O mesmo ocorre quando o roteador detecta que um enlace deixou de funcionar (através das camadas física ou enlace ou do protocolo Hello). AX B C D E novo LSA

19 TTL e Número de Seqüência das LSA Um limite de idade (TTL) é atribuído às informações anunciadas pelo LSA. –As LSAs precisam ser renovadas periodicamente. As LSAs são removidas quando o TTL é esgotado. –Cada LSAs tem um TTL controlado por temporizadores individuais. –As LSAs possuem também um número de seqüência que permite distinguir anúncios novos de antigos contador em pirulito

20 Divisão em Áreas Num protocolo LS os requisitos de memória crescem linearmente com o número de enlaces (n) e o processamento cresce entre n* log(n) e n 2. Para prover escalabilidade em redes de grade porte, é utilizado a estratégia de divisão por áreas. ABR ABR: Roteador de Borda de Àrea resumo estado completo da própria área área A área C área B resumo das outras áreas

21 Vetores de Caminho e políticas O roteamento por vetor de caminho (path vector) utiliza com estratégia anunciar caminhos completos nos anúncios de rota. –Essa estratégia permite anunciar rotas de acordo com políticas pré- estabelecidas. –Utilizado nos anúncios de rota entre os S.A.s /24 B C D E FG I J EGP SA1 Y X W Z EGP /24 via SA3 SA2 SA /24 via SA3, SA /24 via SA3, SA2, SA1

22 Conjunto de Caminhos Em alguns casos, os anúncios de caminho podem ser agrupados em conjuntos /25 B C D E FG I J EGP SA1 Y X W Z SA2 SA /24 seqüência {SA1}, conjunto {SA2, SA3} /25

23 RIP: Routing Information Protocol Originário do conjunto XNS da Xerox Duas Versões –Versão 1: RFC 1058 mensagens em broadcast não suporta CIDR (Classless InterDomain Routing) –Versão 2: RFC 1723 mensagens em multicast suporta CIDR

24 RIP Baseado em vetor de distâncias Transportado em mensagens UDP (Porta 520) –Cada mensagem pode informar até 25 rotas –Dois tipos de mensagem: Requisição (tipo 1): solicita informações de roteamento Resposta (tipo 2): envia informações de roteamento Indicado para redes de pequeno a médio porte. –É muito simples de usar, mas torna-se ineficiente para redes muito grandes. –Custo baseado em saltos (hop count) –Valor máximo 15 (acima deste valor, a rede é considerada inalcançável)

25 Elementos de uma rede RIP Ativos: envia e escuta mensagens RIP Passivos: apenas escuta mensagens RIP Rede /24 Rede /24 ATIVO Usualmente roteador PASSIVO Usualmente host

26 Exemplo de Operação RIP G1 G2G3 G4G6G5 REDE 1 REDE 2 REDE 4REDE 3 REDE 6REDE 5 (G6,R5,1) G,R,D G: Gateway R: Rede D: Distância … … 2 1 (G5,R5,1) (G3,R5,2) (G1,R5,3) (G2,R5,4) (G4,R5,5)

27 Tabela de Roteamento Roteador G3 Next Hop G1 0 G2 0 G5 G2 Destino REDE 1 REDE 2 REDE 3 REDE 4 REDE 5 REDE 6 Metrica Direto/ Remoto R D R D R Local/ RIP R L R L R Interface 2 1 2

28 Timers para Rotas As mensagens de rotas (responses in RIP) são enviadas a cada 30 segundos. Time-out timer –Inicializado todas as vezes que uma rota é criada ou atualizada. –Se a rota não for atualizada em 180 segundos, ela é considerada obsoleta. Garbage collection Timer –As rotas que estiverem expiradas por mais de 120 segundos são removidas.

29 RIP Request e Response Um gateway pode enviar uma mensagem para outro solicitando a atualização de uma rota específica. RIP REQUEST RIP RESPONSE

30 RIP Versão 1: RFC 1058 PROBLEMAS: –Não propaga máscaras (só permite definir rotas segundo as classes A, B e C). –Envia mensagens em Broadcast. –Não possui mecanismos de autenticação.

31 RIP Versão 2: RFC 1723 RIP Versão dois suporta: –Propaga as rotas utilizando mensagens de broadcast, ao invés de multicast. –Suporta a definição de rotas com uso de máscaras. –Autenticação por: Message Digest (16 bytes MD5 da mensagem) Password Simples (senha de 6 bytes) Message Digest Key e Sequence Number (HMAC com chave secreta) –Em todos esses casos, a autenticação é colocada no início da mensagem.

32 Formato das Mensagens RIP v2 Command (1: request, 2: response) Version (2) Reserved Address Family (0xffff para Autenticação) IP Address Subnet mask Next Hop IP Address Metric Tipo de Autenticação Byte 1 Byte 2Byte 3Byte 4 Informação de Autenticação X 4 Address Family (2 para IPv4) Tag de Rota Address Family (0xffff para Autenticação) Tipo de Autenticação Informação de Autenticação X 4 Cabeçalho Autenticação Entradas de Rota.... Autenticação

33 Exemplo Inicialmente os roteadores tem apenas as rotas das redes conectadas fisicamente a eles INTERNET

34 Propagação da Rota 0 Inicialmente os roteadores tem apenas as rotas das redes conectadas fisicamente a eles INTERNET por 1 (custo 1) por 2 (custo 2) por 3 (custo 3)

35 Propagação da Rota 0 Inicialmente os roteadores tem apenas as rotas das redes conectadas fisicamente a eles INTERNET por 2 (custo 1) por 3 (custo 1) por 2 (custo 1)

36 OSPF: Open Shortest Path First Versão Atual:v2 –RFC 2328 e RFC 1246 –Protocolo IGP por estado de enlace –Único protocolo de roteamento dinâmico obrigatório para roteadores. Protocolo de roteamento completo, mais flexível que o RIP. –RIPv2 permite apenas trabalhar com custo por número de saltos. –OSPF permite utilizar técnicas mais genéricas para cálculo das métricas das rotas.

37 Dijkstra Shortest Path First (SPF) Princípio: –Encontrar o menor caminho entre um dos nós da rede e todos os demais Se D pertence ao melhor caminho entre AF, então o melhor caminho é o melhor AD + melhor DF. Custo: L*log(N) (L:enlaces e N:nós) Estratégia: –Escolher sempre o melhor nó adjacente –Atribuir custos acumulativos a cada nó da rede A C B D F E

38 Constrained Shortest Path First (CSPF) Permite impor restrições adicionais ao invés de escolher simplesmente o caminho mais curto As restrições podem ser de várias naturezas: –restringir o uso de enlaces indisponíveis, pouco confiáveis ou muito lentos (menos banda) Duas técnicas são utilizadas: –Aparar enlaces indesejáveis (eliminá-los do grafo - prunning) –Criar uma nova métrica que incorpora outras restrições em seu cálculo Problema: –Todos os roteadores precisam usar a mesma métrica, ou poderão ser criadas rotas em loop.

39 Equal Cost Mutipath (ECMP) Geralmente, quando dois caminhos de custo idêntico são encontrados, o primeiro a ser descoberto é mantido. Isso pode levar a uma sub-utilização da capacidade da rede. No ECMP os roteadores procurar efetuam balanceamento de carga entre caminhos de custo idêntico. –Roteadores que suportam ECMP criam regras automáticas de balanceamento utilizando parâmetros como: O endereço de origem ou destino dos pacotes encaminhados. A marcaçao diffserv O tipo de tráfego transportado

40 Conceitos do OSPF Um roteador OSPF deve ter um identificador único em todo o sistema Autônomo –identificador de roteador: endereço IP de uma das interfaces (geralmente o menor) –identificador de área: exclusivo em um sistema autônomo Os seguintes métodos de autenticação são suportados: –tipo 0: sem autenticação + checksum –tipo 1: proteção adicional contra erro de configuração –tipo 3: autenticação criptográfica MD5

41 Funcionamento do OSPF Protocolo de Estado de Enlace –Protocolo OSPF é diretamente encapsulado no IP (protocolo tipo 89). –São transmitidos em multicast para o endereço padrão: e Mensagens do OSPF: 1.Hello 2.Descrição do Banco de Dados 3.Solicitação do Estado de Enlace 4.Atualização do Estado de Enlace 5.Reconhecimento do Estado de Enlace

42 Mensagens OSPF Hello: –usada para descobrir vizinhos e manter o relacionamento entre eles DataBase Description: –lista um diretório de entradas de estado de enlace LinkState Request: –requisita uma ou mais informações específicas de estado de enlace LinkState Update: –envia a informação de uma ou mais entradas de estado de enlace (LSA - Link State Advertisement) LinkState Acknowledgement: –confirma o recebimento seguro da informação de estado de enlace

43 Mensagens OSPF Version (2)Tipo de MensagemTamanho da Mensagem Identificador de Roteador Byte 1 Byte 2Byte 3Byte 4 Identificador de Área Checksum da mensagem Dados de autenticação... Reservado Tipo de Autenticação ID de ChaveTamanho da Autentic. Número de sequência Cabeçalho OSPF Máscara de rede Byte 1 Byte 2Byte 3Byte 4 Intervalo de Hello Roteador designado Roteador designado de backup Intervalo de morte do roteador Primeiro Vizinho Mensagem Hello OpçõesPrioridade Roteador Outros Vizinhos

44 Descoberta de Vizinhos Mensagem Hello –Permite detectar novos vizinhos e verificar se estão ativos –As mensagens são enviadas em intervalos de 10 segundos –O intervalo de morte é geralmente 40 segundos Prioridade do Roteador –Utilizado para eleger o roteador designado (designated router) o desempate entre prioridades é feito para o roteador com ID mais alto Lista de Vizinhos –Os vizinhos são identificados pelo seu ID (IP)

45 Mensagens OSPF MTU da InterfaceOpções Número de sequência da descrição do banco de dados Byte 1 Byte 2Byte 3Byte 4 Identificador de Área Idade do Estado de Enlace Identificador de Estado de Enlace Roteador Anunciante Opções Número de sequência do Estado de Enlace Database Description ReservadoIMS Tipo do Est. Enlace Checksum Tamanho Outros Cabeçalhos de Anúncio de Estado de Enlace....

46 Sincronismo com Banco de Dados O método OSPF exige que cada roteador possua uma cópia idêntica dos estados de enlace da rede. Para evitar que informações em excesso sejam trocadas pela rede, a seguinte estratégia é adotada: –O roteador anuncia uma lista de enlaces que ele conhece (DataBase Description) lista os identificadores de entrada da base, mas não envia os dados propriamente dito –O roteador que recebe o anúncio solicita apenas as entradas que estão faltando (Link State Request) –O roteador que fez o anúncio envia mensagens contendo os LSA solicitados (Link State Update)

47 Mensagens OSPF Tipo de Estado de Enlace Identificador do Estado de Enlace Byte 1 Byte 2Byte 3Byte 4 Roteador Anunciante Outros Anúncios de Estado de Enlace Requisitados.... Link State Request (LSR) Contador de Anúncios (número de LSAs) Idade do Estado de Enlace (LS) Link State Update (LSU = N X LSA) OpçõesTipo de LS Identificador de estado do enlace Roteador Anunciado Número de Sequência de Estado do Enlace Checksum do Estado de Enlace (LS)Tamanho FlagsReservadoNúmero de Enlaces Identificador de Enlace (IP ou Subrede) Dado do Enlace (Máscara de Subrede) Tipo de EnlaceContador de TOSMétrica Padrão TOSReservadoMétrica do TOS

48 Redes de Acesso Múltiplo Redes de acesso múltiplo são redes nas quais vários roteadores são interconectados a um enlace compartilhado com suporte a broadcast (multicast) –Mensagens de Hello são enviadas em multicast ( ) –Anúncios de LSA são feitos ao roteador designado e ao roteador designado de backup usando um endereço de multicast ( ) –O roteador designado distribui os anúncios usando o endereço de multicast meio de múltiplo acesso Roteador Designado Roteador Designado de Backup

49 Áreas OSPF No OSPF, áreas são organizadas em uma hierarquia de dois níveis: –área zero: backbone do AS –demais áreas: conectadas ao backbone Os roteadores que conectam uma área ao backbone são denominados: ABR Os ABR transmitem informações sumarizadas para os demais roteadores da sua área. Se uma única área for utilizada, a quantidade de roteadores é limitada (menos que 200 para roteadores legados).

50 Terminologia OSPF R1 R5 R6 R0 N1 Area 0 Area 2 (Stub) Area 1 R3 BACKBONE OSPF Area R7 R4 Fronteira de AS N2 N1 Roteador de Fronteira de Área (ABR) R2 Roteador de Fronteira de AS (ASBR) Rx Rede RIP LSA NSA R8 Area 3

51 Terminologia OSPF Roteadores Intra-Area: –Conhecem apenas a topologia de rede do interior de sua própria área. Roteadores de Fronteira de Área (ABR) –Conhecem duas ou mais áreas aos quais estão diretamente conectados. –Efetuam agregação de rotas utilizando CIDR (a agregação pode ser ativada ou não) a agregação interfere no funcionamento do LDP (MPLS) Roteadores de Fronteira de AS (ASBR) –Trocam informações com outros AS e podem pertencer a qualquer área.

52 Tipos de Anúncio de Estado de Enlace No OSPF são utilizados 4 tipos de LSA: –Tipo 1: Router-Link Entry Anúncios de Enlaces de Roteador Produzidos por todos os roteadores e são espalhados dentro de uma única área. –Tipo 2: Network-Link Entry Anúncios de Enlaces de Rede: Produzidos pelo roteador designado e são espalhados em uma única área. –Tipo 3 e 4: Summary-Link Entry Anúncio de Enlaces de Resumo: Produzidos pelos roteadores de fronteira de área ABR. Descrevem rotas para destinos em outras áreas e para os roteadores de fronteira de AS. –Tipo 5: Autonomous System External Link Entry Anúncio de Enlaces de AS Externo São produzidos pelos roteadores de fronteira AS e são espalhados por todos as áreas.

53 Tipos de Áreas Áreas Stub –Utilizadas para proteger roteadores com pouca capacidade de CPU ou memória –Esse tipo de área é configurada no ABR, que propaga apenas uma rota padrão para os demais roteadores da área Not So Stubby Area (NSSA) –Uma LSA especial denominada LSA-NSSA é utilizada para propagar rotas de uma área Stub para outras áreas que não suporte OSPF (por exemplo RIP) Essa mensagem tem um campo adicional que permite apontar uma gateway diferente do roteador anunciante. Enlaces Virtuais –Permitem criar enlaces virtuais (não físicos) usados para aumentar a conectividade da malha OSPF. Exemplo: interconectar duas áreas adjacentes utilizando um roteador que não tem interface direta com a Área 0.

54 BGP: Border Gateway Protocol Função –Troca de informação entre sistemas autônomos Criado em 1989 –RFC 1267 –Substitudo do EGP Utiliza mensagens de update para informar aos roteadores sobre alterações nas tabelas de roteamento.

55 EGP B C D E FG I J SA2SA1 IGP Y X W Z / /16 EGP SA /16 ROTAS /16 por Z /16 por Z ROTAS /16 por E /16 por E /16 por E

56 BGP AB C D E FG H I SISTEMA AUTÔNOMO 1 SISTEMA AUTÔNOMO 2 SISTEMA AUTÔNOMO 3 BGP Speaker SISTEMA AUTÔNOMO 4 PROPAGAÇÃO DAS ALTERAÇÕES Mensagem de UPDATE


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