Aula 8 NOÇÕES DE ALGORITMOS E PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO REDES DE COMPUTADORES Aula 8 NOÇÕES DE ALGORITMOS E PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO

objetivos Identificar o funcionamento do serviço de roteamento; Comparar protocolos de roteamento estático e dinâmico; Diferenciar os tipos de protocolos de roteamento dinâmico; Interpretar como um pacote é transmitido, entre origem e destino, através das redes de computadores.

Roteamento As mensagens produzidas na camada de aplicação são passadas para a camada de transporte que as encapsula em segmentos. Em seguida é necessário que haja algum protocolo capaz de endereçar cada segmento. Nas camadas inferiores, rede e enlace, os segmentos são encapsulados, em pacotes e quadros. A existência de duas camadas que endereçam conteúdos é um dos fatores que permitem a comunicação de dados entre redes heterogêneas.

Roteamento A camada de redes produz pacotes que se mantém íntegros até o destino final. O quadro se mantém apenas dentro do domínio de broadcast. Um pacote é endereçado a outra rede é entregue ao roteador para que seja comutado de forma adequada. É fundamental entender que o pacote é retirado do quadro inicial e são montados diversos quadros diferentes ao longo do percurso, até seu destino final.

Roteamento

Roteamento Nosso foco de estudo é compreender como o roteador transfere os pacotes entre a origem e o destino. Através dos percurso o pacote passa por alguns roteadores e cada um realiza a comutação entre os canais baseado no endereço de destino definido no cabeçalho.

Funcionamento do roteador – Fases recebimento

Funcionamento do roteador – Fases desmontagem do quadro de entrada

FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES COMPARAÇÃO DA TABELA COM ENDEREÇO DO PACOTE

FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES DECISÃO DA PORTA DE SAÍDA - REPASSE

Funcionamento do roteador – Fases novo enlace na porta selecionada

Roteamento como decidir o caminho?

Roteamento como decidir o caminho? O endereço de destino recebido da origem diz ao roteador para onde o tráfego vai. É necessário definir a direção, ou seja, qual aporta de saída deve ser escolhida. O melhor caminho ao destino é determinado para que o roteador possa ser eficaz no encaminhamento dos pacotes.   Todos os roteadores possuem informações que definem suas decisões.

Roteamento como decidir o caminho? Todos os roteadores possuem tabelas associando suas portas com as redes que estejam conectadas. Exemplo: Eth0 – 10.0.0.0/24 Eth1 – 192.168.0.0/24 Ser0 – 200.20.0.0/16 Ser1 - *.*.*.*

O que é um bom caminho Normalmente um “bom caminho” é aquele que tem o “menor custo”. Por exemplo, dado que a rede de origem 172.20.0.0/23 (X)  deseja transmitir pacotes para a rede destino 172.30.0.0/23 (Y), existem muitos caminhos entre as duas redes e  cada caminho tem um custo. Um ou mais destes caminhos podem ser um caminho de menor custo. Normalmente, os custos relacionados a um caminho são representados pelo tamanho físico do enlace, a velocidade ou o custo associados a este enlace.

Algoritmos de roteamento Segundo Kurose, os algoritmos de roteamento podem ser classificados de três maneiras: Algoritmo de roteamento global ou descentralizado; Algoritmo de roteamento estáticos ou dinâmico; Algoritmo de roteamento sensível à carga ou insensível á carga;

roteamento estático Em algoritmos de roteamento estático, as rotas mudam muito lentamente o longo do tempo, muitas vezes como resultado de intervenção humana através da configuração manual de uma rota. Neste tipo de algoritmo todos os computadores ou roteadores na rede tomam suas próprias decisões de roteamento seguindo um protocolo formal de roteamento. Em MANs e WANs as tabelas de roteamento para cada roteador é desenvolvida individualmente pelo seu administrador de rede.

ALGORITMO DE ROTEAMENTO DINÂMICO Os algoritmos de roteamento dinâmico mudam os caminhos de roteamento à medida que mudam as cargas dos tráfegos ou a topologia de rede. Um algoritmo dinâmico permanece ativo como reação direta à mudança de topologia de rede ou de custos dos enlaces. Ao mesmo tempo em que são mais sensíveis às mudanças na rede, os algoritmos dinâmicos também são mais suscetíveis a problemas como loops de roteamento e oscilação de rotas.

ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DINÂMICOS ALGORITMO GLOBAL OU CENTRALIZADO Os algoritmos de roteamento global calculam o caminho de menor custo entre a origem e um destino usando o conhecimento completo e global sobre a rede. Isso exige que o algoritmo obtenha essas informações, de algum modo, antes de realmente realizar o cálculo. Estes tipos de algoritmos são frequentemente denominados de algoritmos de estado de enlace (link-state – LS)

ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DINÂMICOS ALGORITMO DESCENTRALIZADO No algoritmo de roteamento descentralizado, o cálculo do caminho de menor custo é realizado de modo interativo e distribuído. Nenhum nó tem informação completa sobre os custos de todos os enlaces da rede. Em vez disso, cada nó começa sabendo apenas os custos dos enlaces diretamente ligados a ele. Então por meio de um processo iterativo de cálculo e de troca de informações com seus nós, cada um nó gradualmente calcula o caminho de menor custo até um destino ou um conjunto de destinos. Um exemplo de algoritmo de roteamento descentralizado é o algoritmo de vetor de distâncias (distance-vector algorithm – DV)

ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DINÂMICOS ALGORTIMOS SENSÍVEIS À CARGA Os algoritmos de roteamento sensíveis à carga os custos de enlace variam dinamicamente para refletir o nível corrente de congestionamento no enlace subjacente. Caso haja um alto custo associado ao enlace congestionado, o algoritmo tenderá a escolher rotas que evitem esse enlace congestionado. Já os algoritmos de roteamento insensíveis à carga, atualmente utilizado na internet (RIP, OSPF e BGP) não levam em consideração o custo, pois o custo de um enlace não reflete explicitamente seu nível de congestionamento corrente.

Protocolos de roteamento Um protocolo de roteamento é um protocolo utilizado para trocar informações entre computadores, de modo a permitir que eles montem e mantenham suas tabelas de roteamento. Quando novos caminhos são acrescentados ou quando os caminhos estão obstruídos e não podem ser utilizados são enviados mensagens entre computadores utilizando o protocolo de roteamento.

Roteamento na Internet A Internet, na prática não é constituída de um conjunto homogêneo de roteadores, todos rodando o mesmo algoritmo de roteamento. Ela é constituída de várias redes interconectadas, onde cada organização pode executar o algoritmo de roteamento que desejar ou ainda, ocultar do público externo aspectos internos de rede da organização. Como forma de minimizar a complexidade da gestão administrativa e de autonomia destas redes, os roteadores foram agrupados formando um sistema autônomos (AS) com cada AS consistindo de um grupo de roteadores sob o mesmo controle administrativo, isto é , operado pelo mesmo ISP ou pertencente a uma mesma rede corporativa.

Roteamento na internet Em um Sistema Autônomo (AS) o algoritmo de roteamento que roda dentro do AS é denominado protocolo de roteamento intra-AS e ao conectarmos vários ASs entre si, um ou mais roteadores em um As terá a tarefa adicional de ficar responsável por transmitir pacotes a destinos externos ao AS. Este roteadores são denominados de roteadores de borda (gateway routers).

Roteamento na internet Um outro ponto a observarmos é que ao ligarmos vários AS entre si, será necessário obter informações sobre as condições de alcance dos AS vizinhos e propagar estas informações entre todos os roteadores internos ao As. Estas ações são realizadas através do protocolo de roteamento inter-AS. Desta forma para que dois AS troquem informações é necessário que ambos executem o mesmo protocolo de roteamento Inter-AS.

SISTEMA AUTÔNOMO Em um Sistema Autônomo (AS), o algoritmo de roteamento, que roda dentro do AS, é denominado protocolo de roteamento intra-AS e, ao conectarmos vários ASs entre si, um ou mais roteadores em um As terá a tarefa adicional de ficar responsável por transmitir pacotes a destinos externos ao AS. Este roteadores são denominados de roteadores de borda (gateway routers).

Protocolos de roteamento intra-AS Um protocolo de roteamento intra-AS é usado para determinar como é executado o roteamento dentro de um sistema Autônomo (AS). Os protocolos de roteamento intra-AS são também conhecidos como protocolos de roteadores internos (IGP)

Protocolos de roteamento intra-AS RIP (Routing Information Protocol) protocolo de roteamento dinâmico que utiliza algoritmo de vetor de distância. Geralmente é utilizado em redes menores

Protocolos de roteamento intra-AS OSPF (Open shortest path first) Protocolo de roteamento dinâmico que utiliza algoritmo de estado de enlace. Geralmente é utilizado na internet. É mais eficiente que o RIP.

Protocolos de roteamento intra-AS IS-IS (Intermediate System to Intermediate System) protocolo de roteamento dinâmico que utiliza algoritmo de estado de enlace. Geralmente é utilizado em redes de grande porte

Protocolos de roteamento intra-AS EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) Protocolo de roteamento dinâmico que utiliza algoritmo de estado de enlace. Foi desenvolvido pela Cisco

Protocolo de roteamento Inter-AS O protocolo de roteamento inter-AS é responsável pela determinação dos caminhos entre origem e destino que abrangem vários ASs. Atualmente o protocolo utilizado na Internet é o BGP (Border Gateway Protocol). O BGP é um protocolo de roteamento dinâmico que utiliza vetor à distância, para trocar informações de roteamento entre os sistemas autônomos.

Gateway Ao configurar os hosts de uma rede é necessário definir: Endereço IP Máscara de sub-rede e Gateway Mas o que é um gateway? Podemos resumir dizendo que gateway é o endereço da porta do roteador.

Gateway A definição do endereço do gateway serve para que o protocolo arp possa preencher o campo MAC de destino, baseado no IP de destino. Para pacotes direcionados a outras redes o arp utiliza o MAC do gateway. Não confundir com o endereço do pacote que não é modificado. Um host pode ser configurado com mais de um gateway: um padrão (default) e outros para associar a outros roteadores ligados à rede

NAT – Network address translator Em redes que utilizam endereços privados (10.*, 172.16. até 172.31 e 192.168.* os pacotes não são admitidos na internet. Neste caso é necessário que os endereços de origem dos pacotes sejam substituídos por endereços válidos. O protocolo NAT, habilitado no roteador, substitui o endereço de todos os pacotes de saída pelo seu próprio endereço da porta de saída.

Resumo da aula 8 Nesta aula você: Identificou o funcionamento do serviço de roteamento; Comparou os protocolos de roteamento estático e dinâmico; Aprendeu diferenciar os tipos de protocolos de roteamento dinâmico; Aprendeu ainterpretar como um pacote é transmitido, entre origem e destino, através das redes de computadores.