Curso de extensão em Administração de redes com GNU/Linux Italo Valcy - italo@dcc.ufba.br Gestores da Rede Acadêmica de Computação Departamento de Ciência da Computação Universidade Federal da Bahia Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

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Assuntos abordados Introdução à roteamento IP Laboratório prático Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico O que é roteamento? Conceito de roteamento O que é roteamento? Roteamento é a transferência de informação da origem até o destino através de uma rede. Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Componentes do roteamento Determinação de rotas Conceito de roteamento Componentes do roteamento Determinação de rotas Transporte dos pacotes (comutação) Métrica Tabela de roteamento Troca de mensagens Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Origem e Destino na mesma rede Várias topologias Roteamento direto Origem e Destino na mesma rede 10.35.143.0 10.35.143.10 10.35.143.15 Tabela de Roteamento Destino Gateway 10.35.143.0 10.35.143.10 ....... ....... Várias topologias Lembre-se equipamentos de nível 2 não tratam endereço IP Switch Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Origem e Destino estão em redes distintas Roteamento indireto Origem e Destino estão em redes distintas 10.35.143.0 10.35.143.10 10.35.144.15 Tabela de Roteamento Destino Gateway 10.35.143.0 10.35.143.10 0.0.0.0 10.35.143.1 Router 10.35.144.0 10.35.143.0 10.35.143.1 10.35.144.0 10.35.144.1 ....... ....... 10.35.143.1 10.35.144.1 10.35.144.0 10.35.144.15 0.0.0.0 10.35.144.1 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Tabelas de roteamento Cada máquina/roteador da rede precisa dispor de informações sobre quais redes está conectada. À esse conjunto de informações dá-se o nome de Tabela de Roteamento; A tabela de roteamento deve guardar informações sobre que conexões estão disponíveis para se atingir uma determinada rede e alguma indicação de performance ou custo do uso de uma dada conexão; Antes de enviar um datagrama, uma máquina/roteador precisa consultar a tabela de roteamento para decidir por qual conexão de rede enviá-lo; Obtida a resposta, a máquina faz a entrega do datagrama de forma direta (destino em rede diretamente conectada) ou através de um roteador (destino não em rede diretamente conectada). Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Tabelas de roteamento As informações básicas de uma tabela de roteamento são: Para redes diretamente conectadas, o destino é a interface conectada aquela rede. Algumas entradas podem especificar o endereço IP de uma máquina destino. Ainda, podemos ter a rota “default” para onde são encaminhados datagramas cujo endereço IP não pertença à tabela de roteamento. Endereço IP destino Máscara de rede do roteador Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Tabelas de roteamento Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Roteamento estático versus Roteamento dinâmico Roteamento Estático e Dinâmico Roteamento estático versus Roteamento dinâmico Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Normalmente configurado manualmente Roteamento estático Normalmente configurado manualmente A tabela de roteamento é estática As rotas não se alteram dinamicamente de acordo com as alterações da topologia da rede Custo manutenção cresce de acordo com a complexidade e tamanho da rede Sujeito a falhas de configuração Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Vantagens Sem overhead na CPU do roteador Roteamento estático Vantagens Sem overhead na CPU do roteador Roteadores não usam a largura de banda Segurança (administrador define as rotas) Desvantagens Exige maior conhecimento técnico Cada mudança na configuração deve ser feita em todos os roteadores da rede Inviável em grandes redes Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Roteamento dinâmico Divulgação e alteração das tabelas de roteamento de forma dinâmica Sem intervenção constante do administrador Alteração das tabelas dinamicamente de acordo com a alteração da topologia da rede Adaptativo Melhora o tempo de manutenção das tabelas em grandes redes Mas também está sujeito a falhas Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Vantagens Roteamento dinâmico Vantagens Configuração mais fácil que da da rota estática Atualizações dinâmicas pelos roteadores Usado em redes grandes Desvantagens Overhead na CPU do roteador Roteadores usam a largura de banda Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Métrica dos protocolos de roteamento Roteamento dinâmico Métrica dos protocolos de roteamento Contador de hops Bandwidth (largura de bada) Delay (atraso) Custo outros... Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Um SA (Sistema Autônomo) pode ser definido como Sistemas Autônomos Um SA (Sistema Autônomo) pode ser definido como “Um grupo de redes e roteadores controlados por uma única autoridade administrativa.” Roteadores em um sistema autônomo seguem as mesma “regras” de roteamento Protocolos de roteamento são classificados de acordo com sua atuação Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Protocolos de roteamento Protocolos Interiores (IGP – Interior Gateway Protocol) São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de um mesmo sistema autônomo Exemplo: RIP – RFC2453, OSPF – RFC2328 Protocolos Exteriores (IGP – Enterior Gateway Protocol) São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de sistemas autônomos diferentes Exemplo: EGP (obsoleto), BGP4 – RFC421 P. Interior P. Exterior SA #1 SA #2 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Algoritmos de roteamento Os protocolos de roteamento implementam um ou mais algoritmos de roteamento Exemplos de Algoritmos Vetor Distância, SPF (Shortest Path First), ... Exemplos de protocolos RIP, OSPF, IGRP, BGP, ... Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Vetor-distância (Bellman-Ford) Algoritmos de roteamento - Vetor-distância Vetor-distância (Bellman-Ford) Cada roteador mantém uma lista de rotas conhecidas Cada roteador divulga sua tabela para seus vizinhos Cada roteador seleciona os melhores caminhos dentre as rotas conhecidas e divulgadas A escolha do melhor caminho é baseada na métrica: Geralmente, menor caminho == melhor rota Processo de montagem da tabela Definido pelo algoritmo Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

<rede, destino, métrica> Roteamento básico Routing Information Protocol (RIP) Protocolo interior Implementa o algoritmo Vetor Distância A métrica utilizada é o número de máquinas intermediárias (no. de hops)‏ Não permite o balanceamento de tráfego Cada roteador divulga sua tabela periodicamente a cada 30 segundos As mensagens divulgadas levam n tuplas contendo <rede, destino, métrica> Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Routing Information Protocol (RIP) A divulgação para os vizinhos é realizada por broadcast O router um broadcast em todas as redes diretamente conectadas a ele No procedimento normal, se a rota não for atualizada em 180 segundos é considerada inatingível A informação de rota inatingível é repassada aos roteadores “vizinhos” (diretamente alcançáveis)‏ Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Routing Information Protocol (RIP) - Exemplo D Router 1 Router 2 Router 3 A B C <A, 0> <B, 0> Router1 envia para Router2 Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica A Router1 0 B Router1 0 ....... ....... C Router2 0 ....... ....... D Router3 0 ....... ....... A Router1 1 B Router1 1 Router1 envia para Router3 C Router2 1 A Router2 2 B Router2 2 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Algoritmos de roteamento – Link state O estado do enlace pode ser considerado como uma descrição da interface do roteador. Baseado no conceito de mapas distribuídos, todos os nodos do mapa tem uma cópia. Características Descobrir seus vizinhos e seus endereços de rede Calcular o retardo ou custo para cada um dos vizinhos Construir um pacote informando tudo que aprendeu Propogar o pacote para todos os roteadores Calcular o menor caminho para todos os roteadores. Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Exemplo Algoritmos de roteamento – Link state A 1 2 3 4 5 6 B C D E De Para Enlace Métrica A B 1 1 A D 3 1 B A 1 1 B C 2 1 B E 4 1 C B 2 1 C E 5 1 D A 3 1 D E 6 1 E C 5 1 E B 4 1 E D 6 1 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Open Shortest Path First (OSPF) 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 algorítmo Shortest Path First – SPF (baseado no Dijkstra). Cada roteador envia periodicamente um LSA (link state advertisement) Calcula as rotas Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento estático no GNU/Linux: ferramentas de configuração e teste Roteamento básico Roteamento estático no GNU/Linux: ferramentas de configuração e teste Dúvidas? Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Suponha o seguinte cenário: Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Suponha o seguinte cenário: Host A Host B Router1 Router2 Router1 Como simular esse cenário em um ambiente GNU/Linux com roteamento estático? Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Usaremos o comando route para definir as rotas estáticas, porém antes vamos pensar no projeto da rede. Ela terá essa configuração: 10.1.0.1 10.1.0.254 Router1 172.16.0.1 172.16.0.2 Host B 192.168.0.254 192.168.0.1 Host A Router2 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Configurar Host A: Configurar Host B: Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Configurar Host A: # ifconfig eth0 192.168.0.1/24 # route add default gw 192.168.0.254 Configurar Host B: # ifconfig eth0 10.1.0.1/24 # route add default gw 10.1.0.254 Configurar Router1: # ifconfig eth0 192.168.0.254/24 # ifconfig eth0:0 172.16.0.1/30 Configurar Router2: # ifconfig eth0 10.1.0.254/24 # ifconfig eth0:0 172.16.0.2/30 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Configurar as rotas em Router1: Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Configurar as rotas em Router1: # route add -net 10.1.0.0 netmask 255.255.255.0 \ gw 172.16.0.2 Configurar as rotas em Router2: # route add -net 192.168.0.0 netmask \ 255.255.255.0 gw 172.16.0.1 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Mostra o caminho do pacote até o destino Ferramentas de teste - traceroute Mostra o caminho do pacote até o destino Envia datagramas UDP para o destino Inicia com TTL=1 e vai incrementando até o destino Envia 3 datagramas para cada hop. Cada roteador (hop) no caminho subtrai 1 do TTL Quando o TTL=0, o roteador envia uma mensagem de erro ICMP tipo 11, informando seu endereço IP. A origem calcula o RTT médio e imprime uma linha para cada hop que respondeu O destino responde com mensagem ICMP tipo 3 Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Ferramentas de teste - traceroute Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Roteamento básico Dúvidas? Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Laboratório Implementar o seguinte cenário: Passos para configuração: Defina os endereços IPs de cada host do cenário, obedecendo às redes acima (ifconfig). Teste a conectividade entre hosts de mesma rede (ping). Configure as rotas nos servidores que funcionarão como roteadores (route). Configure o gateway padrão de cada máquina cliente da rede (route). Teste conectividade entre as redes (ping) Verifique as rotas utilizadas pelos pacotes de uma determinada origem até um certo destino (traceroute). Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux

Referências www.inf.pucrs.br/~benso/redes601/2004_2/Roteamento.ppt http://www.rnp.br/newsgen/9705/n1-1.html “Protocolos de Roteamento – RIP & OSPF”, Aline Felisberto – UFRJ, http://www.gta.ufrj.br/grad/98_2/aline/indice.html Roteamento avançado – Escola superior de redes, RNP Italo Valcy Administração de redes com GNU/Linux