Redes de Computadores REDES DE COMPUTADORES Aula 8

Redes de Computadores REDES DE COMPUTADORES Aula 8 NOÇÕES DE ALGORITMOS E PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 2

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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 3

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 4

Redes de Computadores ROTEAMENTO Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 5

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Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 7

Redes de Computadores FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES RECEBIMENTO Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 8

Redes de Computadores FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES DESMONTAGEM DO QUADRO DE ENTRADA Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 9

Redes de Computadores FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES COMPARAÇÃO DA TABELA COM ENDEREÇO DO PACOTE Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 10

Redes de Computadores FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES DECISÃO DA PORTA DE SAÍDA - REPASSE Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 11

Redes de Computadores FUNCIONAMENTO DO ROTEADOR – FASES NOVO ENLACE NA PORTA SELECIONADA Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 12

Redes de Computadores ROTEAMENTO COMO DECIDIR O CAMINHO? Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 13

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 14

Redes de Computadores ROTEAMENTO COMO DECIDIR O CAMINHO? • Todos os roteadores possuem tabelas associando suas portas com as redes que estejam conectadas. • Exemplo: – Eth 0 – 10. 0/24 – Eth 1 – 192. 168. 0. 0/24 – Ser 0 – 200. 20. 0. 0/16 – Ser 1 - *. * Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 15

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 16

Redes de Computadores 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; Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 17

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 18

Redes de Computadores ALGORITMO DE ROTEAMENTO DIN MICO • 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 19

Redes de Computadores ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DIN MICOS 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) Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 20

Redes de Computadores ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DIN MICOS 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) Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 21

Redes de Computadores ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DIN MICOS 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 22

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 23

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 24

Redes de Computadores 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). Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 25

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 26

Redes de Computadores 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). Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 27

Redes de Computadores 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) Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 28

Redes de Computadores 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 Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 29

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 30

Redes de Computadores 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 Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 31

Redes de Computadores 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 Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 32

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 33

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 34

Redes de Computadores 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 Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 35

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 36

Redes de Computadores 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. Aula 8 – Noções de Algoritmos e Protocolos de Roteamento - 37