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Redes de computadores II - 3.Roteamento
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  • 1. Roteamento Prof. Mauro Tapajós
  • 2. Roteamento
    • Trata do encaminhamento da informação da origem até o destino desejado
    • 3. A seleção de uma rota normalmente é baseada em algum critério de performance (número de saltos até o destino, atraso, velocidade do link )
    • 4. Esquemas de roteamento vão depender do tipo de rede (comutada por pacotes ou circuitos)
    H A H B R R R R R Rede 1 Rede 2 Rede 3 Rede 4 Rede 5
  • 5. Roteamento em Redes comutadas por Circuitos
    • O roteamento em redes baseadas em comutação por circuitos é basicamente estático, rotas predefinidas são armazenadas nos dispositivos da rede
    • 6. Existe uma rota principal, caso ela esteja fora de serviço, é tentada outra das rotas definidas numa certa ordem de prioridades
    • 7. Esquema basicamente estático, onde as rotas são definidas manualmente, inclusive as rotas de “backup”
    • 8. Um exemplo é o roteamento de chamadas através de redes telefônicas
  • 9. Roteamento na Rede Telefônica
    • Características neste tipo de roteamento
      • Tráfego estável e previsível
      • 10. Nós (centrais telefônicas) extremamente confiáveis
      • 11. Uma única organização controla a maior parte deste tipo de rede (pouca subdivisão)
      • 12. Rede muito capilarizada
      • 13. As conexões exigem a mesma quantidade de recursos de rede
  • 14. Roteamento em Redes de Pacotes Como se define os melhores caminhos de uma rede para outra? Como se encaminha um pacote de uma rede para outra? A B C D W X Y Z ?
  • 15. Roteamento em Redes de Pacotes Através da interconexão de vários equipamentos capazes de encaminhar tráfego - Roteadores A B C D W X Y Z R A B C D W X Y Z R R Network Cloud
  • 16. Roteamento em Redes de Pacotes
    • Características
      • Roteadores e links com confiabilidade apenas razoável
      • 17. Grande diversidade de perfis de tráfego
      • 18. Os trechos da rede possuem vários diferentes donos (grande subdivisão)
      • 19. Capilaridade irregular e esparsa
  • 20. Roteamento em Redes de Pacotes
    • Em redes baseadas em circuitos virtuais , a escolha da rota é feita no momento de inicialização do circuito virtual
    • 21. Em redes baseadas em datagramas , uma rota é determinada para cada pacote de forma independente
    • 22. Roteamento é a decisão de qual caminho seguir
    • 23. Encaminhamento (forwarding) é o envio depois da decisão feita
    • 24. Routing ≠ Bridging
  • 25. Roteamento em Redes de Pacotes
    • Se A manda pacotes para E, B deve tomar uma decisão de encaminhamento com base nos endereços de rede dos pacotes
    • 26. Este endereço apenas define um destino e não o caminho a ser tomado
    A E B C D packet ? ?
  • 27. Flooding (inundação)
    • Uso de contadores de saltos
    • 28. Útil para mensagens de emergência (aplicações militares)
    • 29. Pode ser usada para se inicializar a rota de um circuito virtual, já que todas as rotas possíveis são tentadas
    • 30. Pode ser usada para disseminar informação importante para todos os nós da rede
  • 31. Tipos de Algoritmo de Roteamento
    • Distribuídos / Centralizados
    • 32. Baseados em um único caminho ( single path ) / vários caminhos ( multi path )
    • 33. Plano ou hierárquico
    • 34. Decisões de encaminhamento nos hosts ( source-routing ) ou nos roteadores
    • 35. Intra-domínio ou inter-domínio
    • 36. Baseado em estratégias Link State ou Distance Vector (Bellman-Ford)
  • 37. Métricas Usadas para o cálculo da melhor rota. Exemplos:
    • Comprimento do caminho ( path length )
    • 38. Confiabilidade (em termos de erros de bits ou números de quedas de links)
    • 39. Atraso
    • 40. Largura de banda
    • 41. Carga
    • 42. Custo de comunicação ($)
    • 43. Combinações
  • 44. Princípio da Melhor Rota
    • Se um roteador está no meio da melhor rota r entre outros dois roteadores, então a melhor rota dele para qualquer dos dois passa por r
    • 45. Dado um determinado destino, todas as rotas ótimas para este destino irão criar uma árvore ( sink tree )
  • 46. Algoritmos de Roteamento
    • Estabelecem os caminhos para cada pacotes de acordo com certas regras
    • 47. Simplicidade, Robustez, Flexibilidade, Estabilidade, Otimização (convergência rápida)
    • 48. Algoritmos Não-adaptativos (Estáticos) – rotas pré-definidas, a informação de roteamento não é atualizada
    • 49. Algoritmos Adaptativos (Dinâmicos) – a informação de roteamento é atualizada periodicamente
  • 50. Roteamento Estático
    • Define rotas permanentes e fixas entre cada par origem-destino
    • 51. Baseado num dos algoritmos de baixo custo
    • 52. Estes algoritmos não podem se basear no estado da rede (variáveis dinâmicas como o tráfego)
    • 53. Não há muita diferença nos roteamentos de datagramas e de circuitos virtuais
    • 54. As tabelas de roteamento somente necessitam armazenar o próximo nó da rede que compõe a rota
    • 55. Baseia-se em volumes de tráfego estimado ou capacidades de links
  • 56. Exemplo de Roteamento Estático
  • 57. Algoritmos de Baixo Custo ( Least-Cost )
    • Dada uma rede conectada por enlaces bidirecionais entre seus nós e cada enlace possui um custo associado, o custo de uma determinada rota será a soma dos custos de cada enlace que compõe a rota
    • 58. O algoritmo deve encontrar a rota de menor custo entre cada dois nós da rede
    • 59. Dois algoritmos básicos: Dijkstra e Bellman-Ford
  • 60. Dijkstra
    • Algoritmo desenvolvido em 1959
    • 61. Determina os menores caminhos entre um dado vértice A e todos os demais
    • 62. Inicia um conjunto S somente com o nó de origem A e parte para os outros
    • 63. A cada iteração: agrega o nó de um conjunto W de nós ligados diretamente a S, com menor custo para A
  • 64. Algoritmo de Dijkstra - Exemplo
  • 65. Algoritmos de Roteamento Rede de Exemplo
  • 66. Algoritmo de Dijkstra Exemplo
  • 67. Algoritmo de Bellman-Ford Exemplo
  • 68. Algoritmos de Dijkstra e Bellman-Ford Passos dos Algoritmos
  • 69. Roteadores
    • Roteadores são equipamentos que operam na camada de rede, comutando pacotes
    • 70. Os roteadores dividem a rede em regiões, cada qual com o seu número de rede único
    • 71. Os cabeçalhos MAC mudarão constantemente durante a travessia do pacote pelas redes, logo as decisões de encaminhamento deverão se basear em endereços de rede
    Rede A Aplicação Transporte Rede Interface de Rede Host B Rede Interface de Rede Roteador Rede Interface de Rede Roteador Rede B Rede C Aplicação Transporte Rede Interface de Rede Host A
  • 72. Roteadores
    • Em hosts – a informaçao de roteamento é parcial (normalmente 2 rotas: uma direta e uma default)
    • 73. Em roteadores – é exigida uma informação maior sobre a topologia
    • 74. As tabelas dos roteadores contém basicamente entradas para os hosts locais e as redes remotas
    • 75. O último roteador no caminho para o destino encaminhará o pacote diretamente para o seu destino
    • 76. O roteamento é feito com base no endereço de rede apresentado no cabeçalho do pacote
    • 77. Roteadores são essencialmente dispositivos de rede de camada 3
    • 78. Deve saber tratar itens como: esquemas de endereçamento, MTU’s e interfaces
  • 79. Roteadores Multiprotocolos
    • LAN´s de hoje podem trabalhar com vários protocolos (Apple Talk, TCP/IP, IPX)
    • 80. Ter um roteador para cada tipo de protocolo é ineficiente
    • 81. Ao receber um pacote, o roteador o analisa e passa para o processador de protocolo correspondente
  • 82. Tabelas de Roteamento
    • Uma requerida para cada roteador
    • 83. Entradas para cada rede alcançável e não para cada destino (inviável!)
    • 84. Cada entrada mostra o próximo nó na rota – não toda a rota
    • 85. Podem existir em hosts
    • 86. No caso normal, hosts apenas definem um roteador ( default gateway ) padrão para onde devem ser encaminhados os pacotes para uma rede externa a sua própria
    • 87. Se houverem vários roteadores ligados na rede do host, ele então deve ter tabelas de roteamento para definir para qual deles enviar
  • 88. Tabelas de Roteamento IP
    • Roteadores mantém tabelas nas quais as entradas são endereços IP
    • 89. Cada entrada indica o próximo nó a ser seguido e não toda a rota definida
    • 90. Visando reduzir estas tabelas, suas entradas são da forma:
      • Endereços de redes remotas (rede, 0)
      • 91. Endereços de hosts locais (esta rede, host)
      • 92. Endereços de subredes remotas (esta-rede, subrede, 0)
      • 93. Endereços de hosts locais na subrede local (esta-rede, esta-subrede, host)
  • 94. Buscas em Tabelas de Roteamento IP
    • Busca por um endereço de host idêntico – flag H
    Tenta reconhecer um host dentre os que estão diretamente ligados no roteador Se encontrar encapsula diretamente num quadro com endereço MAC do host e envia no segmento de rede
    • Busca por um rede remota de mesmo endereço
    Necessidade de conhecimento de máscaras de rede Se encontrar encapsula diretamente num quadro com endereço MAC igual ao do próximo nó da rota
    • Busca por uma entrada default
    Permite que uma única entrada seja usada para uma lista de entradas com mesmo próximo nó
  • 95. Tabelas de Roteamento IP - Exemplo N2 N3 N4 N1 R1 R2 R3 N1 N2 N3 N4 R1 Entrega Direta Entrega Direta R3 Tabelas de roteamento reais contém endereços IP, flags indicando o tipo de entrada, máscaras de subrede, e outras informações
  • 96. Agregação de rotas com CIDR
  • 97.
    • Nas redes de pacotes, normalmente se usa algum tipo de técnica de roteamento dinâmico
    • 98. Isto quer dizer que as decisões de roteamento variarão com as mudanças em parâmetros da rede
    • 99. Estes parâmetros usualmente são falhas na rede e condições de congestionamento
    • 100. Para ser dinâmico e distribuído , o roteamento depende de troca de mensagens feita pelos nós a rede
    • 101. Aspectos devem ser levados em conta (processamento adicional, overhead e velocidade de resposta)
    Algoritmos de Roteamento Dinâmico
  • 102.
    • A determinação da rota pode se basear numa variedade de métricas (valores derivados de computações de uma determinada variável como, por exemplo, atraso) ou até combinações de métricas
    • 103. Assim, existirá a necessidade de um protocolo para fornecer e atualizar esta informação
    • 104. Roteadores podem então tomar suas decisões de encaminhamento com base na topologia e nas condições da rede
    Algoritmos de Roteamento Dinâmico
  • 105. Algoritmos de Roteamento Dinâmico
    • Algoritmos de roteamento estático - Implementação fácil, mas e se um link cai ou determinada região fica inacessível em virtude de congestionamento?
    • 106. Algoritmos de roteamento dinâmicos – hosts e roteadores continuamente trocam informação e encontram os melhores caminhos entre dois pontos, reagindo a mudanças na rede
    • 107. Podem se ajustar a condições de queda de links ou congestionamento, mas:
      • A informação a mais de roteamento cria tráfego extra – overhead (indesejável)
      • 108. Loops de pacotes podem ocorrer enquanto a informação de roteamento estiver sendo trocada
      • 109. “ Fluttering ” – enquanto os roteadores tentam “entender” o que está acontecendo, podem enviar pacotes para um mesmo destino por rotas diferentes tentando balancear rotas, ou mesmo tratando links bidirecionais de forma distinta dificultando e confundindo o gerenciamento da rede e as aplicações de rede em execução (as que usam TCP por exemplo)
  • 110. Algoritmos de Roteamento Dinâmico
    • Protocolos de roteamento não serão a solução para problemas de congestionamento ou quedas de links (apenas podem amenizar o problema) mas podem, depois da mudança, corrigir as rotas previamente usadas para que se ajustem à nova realidade
    • 111. Maior necessidade de processamento em função de decisões de roteamento mais complexas
    • 112. Melhoram performance do ponto de vista do usuário
  • 113. Estratégias para Algoritmos de Roteamento Dinâmico Com base nas fontes de informação, podemos ter:
      • Estratégias locais:
        • Roteamento através da saída com menor fila de pacotes no roteador
        • 114. Balanceamento de carga
        • 115. Podem ser estratégias equivocadas e raramente são usadas
      • Informações trocadas entre todos os nós
        • Algoritmos de Link-state
      • Informações trocadas entre nós vizinhos
        • Algoritmos de Distance vector
  • 116. Algoritmo de Distance Vector
    • Também chamado Bellman-Ford distribuído
    • 117. Cada roteador mantém uma tabela indexada para cada outro roteador da rede
    • 118. Cada entrada na tabela possui um destino, uma métrica e a linha de saída correspondente
    • 119. As métricas podem ser várias: o número de saltos, o tamanho das filas ou o atraso para um pacote chegar ao destino
    • 120. A informação de roteamento é atualizada por trocas das tabelas entre os nós da rede
  • 121. Algoritmo de Distance Vector (Exemplo)
  • 122. Algoritmo de Distance Vector
  • 123. Problema da Contagem ao Infinito
  • 124. Problema da Contagem ao Infinito Soluções Alternativas
    • Split Horizon : alternativa que evita enviar informações de determinado destino de volta à interface que informou sobre este mesmo destino.
    • 125. Poison Reverse : ao invés de não enviar as informações na interface como descrito acima, se envia a informação de que o destino é inalcançável (custo = infinito). Esta alternativa quebra imediatamente possíveis loops de rotas.
  • 126. Algoritmo de Distance Vector
    • Problema da contagem até infinito (reação lenta a falhas na rede)
    • 127. Converge lentamente depois de uma mudança na topologia (sempre os roteadores devem recalcular suas tabelas para encaminhar a informação de roteamento)
    • 128. Originalmente usado na Arpanet (e na internet - RIP)
    • 129. São fáceis de se implementar mas geram muito overhead , comparado com outras alternativas
  • 130. Algoritmo de Link State
    • Identifica cada roteador individualmente
    • 131. Determina o custo para cada roteador vizinho
    • 132. Monta um pacote com os custos para cada vizinho (enlace) – LSP – Link State Packet
    • 133. Um LSP contém:
      • Identidade do remetente
      • 134. Número de sequência e idade ( age )
      • 135. Lista de vizinhos e custos
    • Um número de sequência e uma idade em cada pacote previne pacotes velhos de serem aceitos
  • 136. Algoritmo de Link State
    • A troca de mensagens LSP’s utiliza flooding (no caso de roteadores em LAN’s são usados endereços multicast para todos os roteadores)
    • 137. LSP’s são enviados periodicamente ou em reflexo à variações na rede como
      • surgimento de um novo vizinho
      • 138. queda de um enlace
      • 139. mudança no custo de um enlace
    • Substituiu algoritmos de DV na Arpanet (não levavam as taxas de bits em conta e demoravam para convergir)
    • 140. Alguns protocolos que o utilizam: OSPF (internet), IS-IS (ISO)
  • 141. Comparação dos Algoritmos Dinâmicos
    • Link State converge mais rapidamente que Distance Vector (não necessita recalcular as tabelas a serem encaminhadas, simplesmente encaminham os LSP’s recebidos)
    • 142. Um roteador com problemas desestabiliza os dois algoritmos na mesma escala
  • 143. Protocolos de Roteamento
    • Apesar de roteamento ser uma tarefa da camada de rede, protocolos de roteamento se preocupam na troca de informações de roteamento entre os pontos da rede e assim são protocolos de aplicação
    • 144. Um protocolo de roteamento deve resumir a informação de roteamento e divulgá-la da maneira mais eficiente possível
    • 145. A maneira como um roteador analisa a tabela de roteamento não muda, o que muda é a forma como as entradas desta tabelas são geradas e alteradas
  • 146. Protocolos de Roteamento
    • Um roteador recém inicializado pede informação da rede aos outros roteadores (noção de topologia)
    • 147. Os outros roteadores respondem enviando informação de roteamento
    • 148. O roteador usa estas informações para gerar uma primeira tabela de roteamento e se insere no processo divulgando suas próprias informações para os demais de forma dinâmica
    • 149. A troca das informações é contínua e as novas tabelas geradas podem refletir o que está acontecendo com a rede
  • 150. Routing Information Protocol (RIP)
    • É um IGP (RFC 1058) originalmente criado para a Xerox (XNS)
    • 151. Posteriormente associado com o UNIX e TCP/IP e normalmente implementado no routed dos sistemas UNIX BSD (aceitação pelo mercado)
    • 152. É uma versão distribuída do algoritmo de Bellman-Ford
    • 153. Adequado a redes pequenas
    • 154. Somente possui uma única métrica: saltos
  • 155. Routing Information Protocol (RIP)
    • Identifica participantes ativos (roteadores) e passivos ( hosts )
    • 156. Baseado no algoritmo de distance vector
      • O vetor é o número da rede
      • 157. A distância é o número de saltos para a rede
      • 158. Um salto é considerado uma travessia por um roteador
    • O protocolo possui dois tipos básicos de mensagens: request (1) e reply (2)
    • 159. Um request enviado pede aos vizinhos que enviem parte (se indicados os destinos) ou toda a sua tabela de roteamento por um reply
    • 160. Uma mensagem de reply também é enviada a cada 30 segundos ou quando há alteração na tabela de roteamento (atualização) o que pode causar problemas como uma avalanche de broadcasts
  • 161. Formato de Mensagem RIP
  • 162.
    • São transmitidos em datagramas UDP para a porta 520
    • 163. Tem tamanho máximo de 512 octetos, acima disso a informação de roteamento deve ser dividida em vários datagramas (25 rotas em cada um)
    Formato de Mensagem RIP
  • 164. RIP
    • Redes diretamente conectadas tem métrica de 1 e a métrica máxima tem valor 16 (infinito)
    • 165. Cada rota na tabela possui um temporizador
    • 166. 2 tipos de participantes: ativos (somente roteadores) e passivos (só “ouvem” as mensagens)
    • 167. Aceita atualizações de qualquer dispositivo (pode ser confundido por qualquer um)
    • 168. RIP não prevê máscaras de subrede
    • 169. Projetado para redes medianas (centenas de nós) razoavelmente estáveis
    • 170. Existem versões incompatíveis de RIP para TCP/IP, NetWare e AppleTalk
  • 171. RIP-2
    • Descrito na RFC 1723
    • 172. É uma ampliação do RIP versão 1
    • 173. Seu objetivo: poder ser usado em redes medianas, onde se utilizam subredes variáveis e ainda apresentar interoperabilidade com RIP 1 e CIDR
    • 174. Oferece autenticação simples e suporte a multicasting
    • 175. Utiliza os campos nulos que não são usados por RIP-1
    • 176. Route tag : informação sobre a origem da rota
    • 177. Assim, implementações de RIP-1 devem ignorar estes campos para que ambos possam operar juntos corretamente
  • 178. Formato da Mensagem RIP-2
  • 179. OSPF ( Open Shortest Path First )
    • É um protocolo IGP baseado no algoritmo de Link State (RFC 2328)
    • 180. Derivado de uma versão preliminar do protocolo de roteamento OSI IS-IS
    • 181. Um nó pode ser um roteador ou uma rede
    • 182. Um custo é associado a cada interface de saída de cada roteador
    • 183. OSPF utiliza o IP diretamente (e não sobre UDP ou TCP) com campo protocol igual a 89
  • 184. OSPF
    • Suporta diferentes métricas
    • 185. OSPF pode calcular um conjunto de rotas específicas para cada tipo de serviço IP ( type-of-service )
    • 186. Permite balanceamento de carga entre rotas de mesmo custo
    • 187. Suporta máscaras de subrede de tamanho variável
    • 188. OSPF suporta 3 tipos de conexões:
      • Enlaces ponto-a-ponto entre roteadores
      • 189. Redes multiacesso com broadcasting (LAN’s)
      • 190. Redes multiacesso sem broadcasting (WAN’s)
  • 191. OSPF - Exemplo de Rede e seu Grafo
  • 192. Áreas OSPF
    • OSPF pode dividir AS’s muito grandes em áreas (uma rede ou conjunto de redes contíguas) para diminuir o banco de dados da topologia (hierarquização)
    • 193. São identificadas por um número de 32 bits e os roteadores também
    • 194. Sempre existirá uma área backbone de identificador 0 que liga todas as áreas -> topologia estrela
    • 195. Elas não se sobrepõem, mas um roteador pode não fazer parte de uma área
    • 196. Cada área roda uma instância do algoritmo de LS - a informação de topologia está limitada naquela área (mensagens do protocolo de roteamento estarão também confinadas naquela área - menor overhead )
  • 197. OSPF
  • 198. Mensagens OSPF
    • Utiliza multicast para não sobrecarregar a rede (endereço 224.0.0.5 – AllSPFRouters )
    • 199. Usa Dijkstra para calcular as melhores rotas
  • 200. Operação OSPF
    • Ao inicializar, cada roteador:
    1. Determina o custo de cada uma de suas interfaces 2. Descobre/alerta seus vizinhos através de uma mensagem de HELLO 3. Anuncia seus custos para os outros roteadores na topologia (mensagem LINK STATE UPDATE)
    • quando ocorrer uma mudança nos links, os custos são recalculados e reanunciados para todos os roteadores -> LINK STATE UPDATE
    • 201. Cada roteador deve confirmar as atualizações recebidas
    • 202. Cada roteador de posse destas informações é capaz de gerar os caminhos de menor custo para cada rede de destino - pode usar qualquer algoritmo de roteamento estático (como Dijkstra)
  • 203. Roteador Designado
    • Roteadores numa mesma LAN não precisam se falar todos entre si
    • 204. -> um roteador designado fará o papel de nó central para os demais
    • 205. O protocolo funciona com a troca de mensagens entre roteadores adjacentes apenas (economia de banda)
  • 206. Cabeçalho Comum de Mensagens OSPF
  • 207. Cabeçalho de Mensagens OSPF
    • Versão : atualmente igual a 2
    • 208. Tipo : um dos 5 tipos de mensagens OSPF
    • 209. Comprimento do pacote : em octetos incluindo o cabeçalho (+24 bytes)
    • 210. Router ID : 32 bits
    • 211. Área ID : 32 bits
    • 212. Tipo de autenticação : ausente, password ou encriptação
    • 213. Dados de autenticação : usados no procedimento de autenticação
  • 214. OSPF - Mensagem Hello
    • São enviadas periodicamente em cada enlace do roteador para verificar a vizinhança, mas nunca são repassados
    • 215. O roteador designado (o de maior prioridade) será o responsável pelo envio de anúncios da rede em questão
  • 216. OSPF - Mensagem Database Description
    • Inicializam a idéia de topologia do roteador por que enviam a base de dados de topologia de cada um
    • 217. Como a base de topologia pode ser muito grande, muitas mensagens podem ser usadas (campos I, M e seq. number)
  • 218. OSPF – Mensagem Link Status Update
    • As informações de estado do enlace são trocadas (ou pedidas com link state request ) pelos roteadores OSPF para que os bancos de dados de topologia sejam mantidos
    • 219. Tabelas da rede sob as métricas de atraso, velocidade e confiabilidade podem ser usadas independentemente de acordo com o type-of-service (roteamentos independentes)
    Anúncio (enlace de roteador, rede, resumo ou AS externo)
  • 220. IGRP
    • Interior Gateway Routing Protocol
    • 221. É um protocolo proprietário de roteamento baseado no algoritmo de distance vector desenvolvido nos anos 80
    • 222. Adequado em redes IP mas também portado para outras como CLNP
    • 223. Utiliza uma combinação de métricas na decisão roteamento
  • 224. EIGRP ( Enhanced Interior Gateway Routing Protocol )
    • Evolução do IGRP
    • 225. Baseado em relacionamentos entre roteadores vizinhos ( mensagens hello)
    • 226. Hello de 5 seg (links alta velocidade) e 60 seg (links baixa velocidade) – ajustável
    • 227. Sempre lida com os endereços primários das interfaces
    • 228. Métricas: basicamente largura de banda e atraso total - é aplicada uma fórmula específica
    • 229. Quando for necessário a informação de uma rota específica, pode ser enviada somente parte da tabela pelo vizinho e não toda ela
  • 230. EIGRP
    • Pode armazenar várias rotas de mesmo custo ou não para fazer balanceamento de carga proporcionalmente
    • 231. Evita loops com “ split horizon ” e “ poison reverse ”
    • 232. Pode ser configurado para utilizar parte do link e não todo em casos de links de baixa velocidade
  • 233. VRRP – Virtual Router Redundancy Protocol
    • Encapsulado diretamente no IP
    • 234. Como um end-host descobre o next-hop para um destino?
      • R.: Prot rot dinâmico, ICMP router discovery, rota estática (default gateway)
    • Rota padrão para o “roteador virtual”
    • 235. Um roteador master assume depois de eleição
    • 236. Incompatível com HSRP (Cisco)
    • 237. Escopo -> LAN
    • 238. Usa multicast
    • 239. Só IPv4
    • 240. VR -> VR ID + IP's associados
  • 241. VRRP cenário simples
    • Só 1 VRouter
    • 242. Anúncios VRRP periódicos
      • End origem IP primário
      • 243. End MAC origem -> MAC virtual
    • É possível load splitting
  • 244. VRRP – Cenário 2 – 2 VRouters
  • 245. VRRP
    • O MAC do VR tem o seguinte formato:
    • 246. 00-00-5E-00-01-{VRID} (hex - internet standard bit-order)
      • Os 3 primeiros octetos são derivados da OUI IANA
      • 247. Os 2 seguintes (00-01) indicam que é um AC VRRP
      • 248. {VRID} é o indetificador do VR
    • Até 255 roteadores VRRP na rede
  • 249. Mobilidade IP
    • Muitas das novas tecnologias pressupõem mobilidade dos equipamentos
    • 250. Esquema de endereçamento IP na Internet dificulta esta mobilidade – na Internet o endereçamento está relacionado com a topologia da rede
    • 251. Impossível manter tabelas de roteamento para cada host na Internet
    • 252. Um grupo de trabalho do IETF (atualmente na RFC 3344) estuda mecanismos para que seja possível a mobilidade em redes IP de forma automática
    • 253. Características desejadas: transparência, interoperabilidade com as versões atuais de IP (IPv4) e segurança
    • 254. Não prevê movimentação em alta velocidade como celular (geração de grande overhead )
  • 255. Mobilidade IP - Endereços
    • É independente de tecnologia de transmissão
    • 256. Um host terá 2 endereços (primário fixo e um secundário temporário)
    • 257. Duas possibilidades de se trabalhar com
    os dois IP’s
      • Co-located care-of address – aplicações usam o IP primário e a camada 2 usa o secundário
        • Pode-se usar a infra-estrutura como ela é
        • 258. Exige software mais robusto no equipamento móvel
      • Foreign agent care-of address - e xige um participante ativo na rede estrangeira ( foreign agent ) como um roteador ou servidor específico
  • 259. Mobilidade IP
  • 260. Mobilidade IP - Registro
    • Um agente estrangeiro envia mensagens de anúncio periodicamente ( advertisements - uma mensagem ICMP Router Discovery alterada)
    • 261. Um host móvel deve se cadastrar com o agente estrangeiro na rede sendo visitada
    • 262. É usada porta UDP 434
    • 263. Ele deve encaminhar o pedido de encaminhamento de pacotes para o seu home agent via o foreign agent
    • 264. Ele deve então conseguir um IP care-of para esta rede
  • 265. Mobilidade IP - Operação
    • O endereço co-located care-of IP pode ser o do próprio agente estrangeiro que seria seu responsável nesta rede (economia de endereços) ou de um serviço como DHCP
    • 266. Quando o visitante for se comunicar o endereço de origem a ser usado é o seu primário (necessidade de acordo com o ISP)
    • 267. Assim, toda resposta para ele será encaminhada para a rede home , e o home agent deve encaminhar para o túnel
  • 268. Mobilidade IP – 2X Problem
    • O tunelamento tem o final no agente estrangeiro ou no próprio host móvel (se ele obteve um IP de um serviço externo como o DHCP)
    • 269. O uso de proxy ARP pelo foreign agent na rede remota permite a entrega direta de pacotes sem passar pelo túnel
    • 270. Visa também evitar o ponto de falha que seria o home agent
  • 271. Mobilidade IP
    • Broadcast na rede original do host pode ou não ser encaminhado para o host móvel
    • 272. Na volta à rede original o host deve corrigir sua tabela de roteamento antes de retirar seu registro
    • 273. Necessidade de padronização de mecanismos de segurança (RFC 2002 propõe MD5 chaveado para autenticação e sugere outros mecanismos para casos em que privacidade for necessária)
  • 274. Roteamento Multicast
    • Roteamento multicast tem encaminhamento diferente do roteamento unicast
    • 275. O roteamento multicast se altera com a inclusão/saída de um host do grupo multicast
    • 276. Para encaminhar pacotes multicast, os roteadores devem examinar mais do que simplesmente o endereço de destino
    • 277. Um datagrama multicasting pode ser gerado por um host que não faz parte do grupo e passar por redes que não possuam membros deste grupo
  • 278. Roteamento Multicast
    • Os caminhos que levam um datagrama multicast da sua origem até todos os membros do grupo formam uma “árvore de distribuição”
    • 279. Para cada origem possível existe uma árvore de distribuição
    • 280. A informação de grupos/membros deve ser conhecida pelos roteadores a todo momento mas existe a preocupação de não afogar a rede com estas atualizações
    • 281. Não há ainda um mecanismo de multicasting sendo largamente adotado na Internet
  • 282. Transmissão e Roteamento Multicast
    • Necessidade de criação de uma árvore multicast da origem para o destino, passando por todos os segmentos onde existam estações do grupo multicast ( spanning tree )
    • 283. Os pacotes são transmitidos pela origem e seguem sendo replicados em todos os segmentos que compõem o caminho de forma que um pacote chegue para cada segmento, INDEPENDENTE DO NÚMERO DE ESTAÇÕES DO GRUPO NO SEGMENTO
    • 284. Com isso se reduz o tráfego necessário
    • 285. Para fazer parte de um grupo, cada novo participante deve sinalizar isso de forma dinâmica para os roteadores que o atendem (IGMP)
    • 286. Os roteadores devem trocar informação sobre que segmentos contém elementos do grupo
    • 287. Com isso montam as árvores com os caminhos multicast
    • 288. Para esta troca de informação eles necessitam de um protocolo de roteamento multicast
  • 289. Tabelas de Roteamento Multicast
    • As tabelas de roteamento multicasting terão entradas do tipo:
          • (grupo multicast, origem), sendo a origem normalmente um endereço de rede
    • Para reduzir estas tabelas, os protocolos de roteamento usam prefixos para as origens possíveis
  • 290. Roteamento Multicast
  • 291. Mecanismos de Roteamento Multicast
    • RPF - Reverse Path Forwarding – o roteador que recebe o datagrama multicast analisa se ele foi recebido pela interface coerente baseado na sua tabela de roteamento comum gerada por algum algoritmo de roteamento unicast . Se positivo, ele é replicado nas demais interfaces
    • 292. TRPF - Truncated R everse Path Forwarding – sofisticação do algoritmo acima que evita o broadcast nas interfaces registrando que grupos são acessados por quais interfaces
    • 293. DVMRP – Distance Vector Multicast Routing Protocol
      • Semelhante ao RIP – não pegou
    • RPM - R everse Path Multicast
      • Melhora o TRPF “podando” ou “enxertando” ramos na árvore (mais dinâmico) – grafts requests
      • 294. data-driven (só divulga a informação de grupos quando chegam datagramas para aquele grupo)
  • 295. Roteamento Multicast
    • Core-based Trees
      • Cada região possui um core-router (raiz)
      • 296. Árvores spanning tree criadas com centro ( core ou root ) aproximadamente no centro do grupo
      • 297. Pacotes para o grupo são enviados para o core que os encaminha pela árvore.
      • 298. Demand driven – só depois de ativado o envio se recebem pacotes
    • MOSPF – Multicast Extensions to OSPF
      • Demand-driven
      • 299. Trata multicast dentro de uma área
      • 300. Usa ABR ( area border router ) para propagar informação para fora da área
  • 301. Roteamento Multicast - PIM
    • PIM – Protocol Independent Multicast
    • 302. Dense Mode (DM) -> adequado a LAN's
      • Abordagem broadcast and prune
      • 303. Depende de uma instância de roteamento unicast (ao contrário de DVMRP)
      • 304. Não é muito escalável (assim como DVMRP)
    • Sparse Mode (SM) -> adequado a WAN's
      • Semelhante a CBT
      • 305. Root -> rendez-vous point
      • 306. Também tem problemas de escalabilidade
  • 307. Roteamento Multicast - MSDP
    • MSDP – Multicast Source Distribution Protocol
    • 308. Idéia básica: túneis entre os vários RPs dos domínios
    • 309. MSDP é usado para divulgar informações de grupos multicast entre os RPs
  • 310. Engenharia de Tráfego
    • Baseada no conceito de encontrar rotas adequadas de acordo com exigências de serviço adequadas
    • 311. Exige um protocolo de troca de informações de rotas
    • 312. Protocolos de roteamento com extensões apropriadas para divulgação de rotas e recursos disponíveis na rede
    • 313. Constraint-based routing - CBR - capacidade de encontrar caminhos com base em mecanismos de otimização e critérios de restrição
    • 314. Suporta critérios relacionados com recursos disponíveis (por exemplo: banda disponível) e também relacionados com aspectos administrativos (por exemplo: clientes VIP)
    • 315. Suporte a rotas hot stand-by
    • 316. RSVP pode estabelecer caminhos sobre uma rede MPLS com base em critérios CBR
    • 317. Pode-se ainda estabelecer rotas manualmente
  • 318. Core Routing
    • Sistema de roteamento baseado em várias redes onde existe uma região core para troca de tráfego entre estas redes
    • 319. Adequado para redes onde exista um backbone centralizado
    • 320. Toda a informação sobre destinos estaria armazenada nos core routers
    • 321. Não é adequado para a Internet
  • 322. Roteamento Interno e Externo
  • 323. Roteamento Hierárquico
    • Em redes de tamanho maior, ter um entrada para cada destino-roteador possível torna-se uma realidade inviável
    • 324. Uma forma de reduzir tabelas de roteamento é hierarquizar a estrutura de forma que as tabelas sejam resumidas
  • 325. Roteamento Hierárquico
  • 326. Autonomous System - AS (Sistema Autônomo) IGP – Interior Gateway Protocol EGP – Exterior gateway Protocol AS AS
  • 327. Roteamento de Borda
    • Protocolos baseados puramente em distance vector ou link state não são efetivos para roteamento exterior
    • 328. Assumem que todos os roteadores compartilham as mesmas métricas
    • 329. Podem existir diferenças de prioridades e restrições entre AS’s (diferentes políticas implementadas)
    • 330. Uso de flooding de informação de link state pode se tornar intolerável
    • 331. Protocolos de roteamento exterior devem propagar:
      • Informação de que redes são alcançadas e por cada roteador
      • 332. Informação de quais AS’s devem ser atravessados para se chegar até elas
    • Este tipo de informação permite a implementação de políticas de roteamento
  • 333. Roteamento de Borda
    • AS's normalmente pertencem a uma organização mas o roteamento externo ultrapassa estes domínios
    • 334. Apesar dos roteadores trocarem informação de roteamento, é impraticável que todos os roteadores de um rede grande pertençam a um mesmo nível de roteamento externo
    • 335. É utilizado então um mecanismo que processe informações de roteamento dentro do AS (IGP) e um outro que processe entre AS’s (EGP)
    • 336. Esta estrutura oferece uma hierarquia de vários níveis para roteamento na Internet
    • 337. Dentro de um AS existe a liberdade de se escolher a arquitetura de roteamento interna
  • 338. Roteamento de Borda
  • 339. Roteamento de Borda
    • AS's normalmente pertencem a uma organização mas o roteamento externo ultrapassa estes domínios
    • 340. Apesar dos roteadores trocarem informação de roteamento, é impraticável que todos os roteadores de um rede grande pertençam a um mesmo nível de roteamento externo
    • 341. É utilizado então um mecanismo que processe informações de roteamento dentro do AS (IGP) e um outro que processe entre AS’s (EGP)
    • 342. Esta estrutura oferece uma hierarquia de vários níveis para roteamento na Internet
    • 343. Dentro de um AS existe a liberdade de se escolher a arquitetura de roteamento interna
  • 344. Autonomous System - AS (Sistema Autônomo) AS
  • 345. Roteamento nos AS’s
    • Um AS é um conjunto de redes e roteadores que são vistas como um unidade do ponto de vista do roteamento: é uma porção lógica de redes IP maiores
    • 346. O roteamento realizado dentro de um AS (interno) se difere do realizado fora
    • 347. Foram desenvolvidos protocolos de “borda” para lidarem com o roteamento entre AS’s (EGP’s)
    • 348. Os EGP’s oferecem o suporte a políticas de roteamento (opções configuradas em cada rotedor – não fazem parte do protocolo)
  • 349. Roteamento nos AS’s
  • 350. BGP ( Border Gateway Protocol )
    • É um EGP desenvolvido para internets TCP/IP e substitui o velho protocolo EGP (Arpanet)
    • 351. A versão atual é a BGP-4 (RFC 1771)
    • 352. BGP é baseado em 3 procedimentos básicos:
      • Neighbor acquisition (aquisição de um vizinho)
      • 353. Neighbor reachability (alcance do vizinho)
      • 354. Network reachability (alcance da rede)
    • O protocolo não se preocupa em como um roteador saberá da existência de um outro roteador ou mesmo como ele decidirá que deve trocar informação com este roteador
  • 355. BGP ( Border Gateway Protocol )
    • Exige confiabilidade rodando sobre TCP (porta 179)
    • 356. Não é um protocolo puramente baseado em Distance Vector nem Link State (alguns, como Tanenbaum, o consideram DV)
    • 357. Não realiza sempre trocas completas de informação: uma vez somente isto é feito e depois são trocadas informações incrementais
    • 358. Além das informações de destino e próximo salto (normalmente em termos de AS's), são trocados também informações dos AS’s que compõem os caminhos
  • 359. BGP ( Border Gateway Protocol )
    • Suporta CIDR
    • 360. Permite implementação de políticas de roteamento
    • 361. Reduz uso de banda – agrega rotas
    • 362. Maior flexibilidade
    • 363. Foi projetado para evitar loops de topologia (usa informações de caminho completas – path attributes )
    • 364. Sujeito aos problemas de segurança comuns em aplicações sobre TCP
  • 365. Sessões BGP
    • Sessões eBGP – roteadores em AS's diferentes
    • 366. Sessões iBGP – roteadores no mesmo AS
    • 367. Estabelecidas através de conexões TCP entre pares BGP
    • 368. Trocam rotas (prefixo/destino + atributos BGP)
    • 369. Atributos importantes:
      • AS-PATH: sequência de ASN's (AS number)
      • 370. NEXT_HOP: IP do roteador de borda (uso no caso de vários caminhos para o mesmo destino)
  • 371. Tipos de mensagens BGP
    • O procedimento de aquisição de um vizinho é feito pelo envio de uma mensagem “ open ”
    • 372. Se o outro roteador responder com um “ keepalive ” é sinal de que ele aceita a criação de um relacionamento
  • 373. Relacionamento BGP
    • Cada um dos roteadores envia um open sobre a conexão TCP (porta 179) e recebe como resposta uma mensagem keepalive
    • 374. Para o relacionamento entre os dois roteadores permanecer ativo (alcance do vizinho), devem ser enviadas mensagens keepalive periodicamente
    • 375. O campo Marker é acordado entre as partes e pode ser usado para sincronização ou até autenticação básica (o protocolo de transporte não define início e fim)
  • 376. BGP – Mensagem Open
    • A mensagem open carrega a identificação do roteador e do AS que ele está
    • 377. Hold timer : parâmetro incluído na mensagem de open para indicar o intervalo máximo entre duas mensagens de keepalive
    • 378. Version (= 4)
    • 379. BGP ID: identifica o roteador. Único para vários AS. Deve ser um de seus IP's.
    • 380. Parâmetros opcionais: somente 1 definido, tipo de autenticação (para evitar que os mecanismos de autenticação sejam parte do BGP)
  • 381. BGP – Mensagem Update
    • O procedimento de alcance de uma rede é realizado pelo broadcast de mensagens Update nas conexões
    • 382. Ela disponibiliza para os vizinhos informações de rotas válidas na internet ( Path Attributes ) e de rotas/destinos a serem desconsiderados ( withdrawn routes)
    • 383. Normalmente em cada AS poucos, ou somente um roteador, implementará BGP
    • 384. Uma mensagem de notificação somente é enviada em caso de detecção de erros na operação do protocolo
    • 385. Endereços IP são representados uma máscara numérica de 1 byte e por 1,2,3 ou 4 bytes do end. IP (dependendo da máscara))
  • 386. BGP
    • Normalmente as mensagens de update são criadas de forma que os Path Attributes sejam válidos para todos os destinos informados na mensagem (fatoração)
    • 387. Path Attributes :
      • A origem da informação (IGP ou EGP)
      • 388. Os AS’s que estão no caminho da rota (políticas de roteamento)
      • 389. O próximo roteador de borda no caminho (lembre-se que o caminho pode conter roteadores que não implementam BGP)
      • 390. Outras informações: múltiplas entradas no AS, preferências locais (interesse de roteadores internos somente) e rotas agregadas
    • Pode agregar rotas
  • 391. Protocolos de Roteamento OSI
    • ES-IS - End System to Intermediate System
      • Usado com CLNP ( Connectionless Network Protocol )
      • 392. Troca de informações de roteamento com os sistemas finais (hosts)
    • IS-IS - Intermediate System to Intermediate System
      • Roteamento intra-domínio
      • 393. Herança DECNet
      • 394. Redes Novell: NLSP (variante do IS-IS)
    • IDRP - Inter-Domain Routing Protocol
      • Roteamento inter-domínio

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