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Sumário
- Índice........................................................................................................................
- Introdução................................................................................................................
- Roteamento na Internet........................................................................................
- Algoritmos de Roteamento................................................................................
- Algoritmo Vetor de Distância (Vector-Distance)................................................
- Algoritmo Estado de Enlace (Link-State)..........................................................
- Protocolos de Roteamento................................................................................
- Open Shortest First Path – OSPF.....................................................................
- Algoritmo...........................................................................................................
- RIP - Routing Information Protocol....................................................................
- BGP (Border Gateway Protocol).......................................................................
Introdução
A evolução da internet tem acontecido de maneira surpreendente, o que inicialmente era apenas uma ferramenta de troca de informações entre pesquisadores, tornou-se um dos meios de comunicação mais disseminados hoje em dia. Em 1982 existiam apenas algumas centenas de máquinas conectadas a rede, o que saltou para 2, milhões de computadores em janeiro de 1994.
Dentro deste contexto, o objetivo da parte inicial desse trabalho se propõe a mostrar como é realizado o roteamento na Internet , algoritmos e protocolos; problemas e soluções de roteamento na Internet.
Roteamento na Internet
O processo de encaminhar pacotes através da internet é chamado de roteamento. Isso é feito baseando-se nos seus endereços de destino, que pode ser tanto interfaces para outras redes como outros roteadores. A tabela de roteamento é formada por uma lista de destinos, que é consultada toda vez que um pacote chega ao roteador, e o respectivo caminho a ser seguido para alcançar o nó destino do pacote. Como dito anteriormente, esses caminhos podem ser ou interfaces de outras redes, ou um novo roteador que irá realizar a consulta na sua tabela para verificar qual o melhor caminho para redirecionar o pacote. Esse processo de verificação e encaminhamento do pacote é chamado de salto-por-salto (hop-by-hop), onde um roteador abre cada pacote, verifica o destino e consulta sua tabela para verificar o melhor caminho a ser seguido.
Algoritmos de Roteamento
Para que o roteamento ocorra de forma correta, existem alguns algoritmos que são utilizados pelos gateways - elementos responsáveis por fazer a conexão entre sub-redes na internet - para se localizarem e realizarem a comunicação com as diversas redes da internet. A tabela de roteamento de um gateway é atualizada a partir da execução do seu respectivo algoritmo. Os dois principais são: Vetor de Distância ( Vector-Distance ) e
Figura 1: Tabela de roteamento vetor de distância. Uma das principais vantagens desse algoritmo é que ele é simples e de fácil implementação no entanto, em ambientes mais dinâmicos, onde novas conexões estão sujeitas a aparecer constantemente, enquanto outras são desativadas com mesma frequência, as informações de atualização são propagadas de forma bastante lenta e, além disso, durante esse período algumas cópias podem tornar-se inconsistentes com muita facilidade. Por fim, as mensagens de atualização tornam-se enormes, uma vez que são diretamente proporcionais ao número total de redes e gateways presente na internet.
Algoritmo Estado de Enlace (Link-State)
Este algoritmo foi desenvolvido posteriormente ao Vector-Distance. Neste, cada gateway deve saber a topologia completa da internet. Isto é possível por meio da descrição desses elementos interconectados por meio de enlaces, daí vem a palavra do inglês link. Existe um enlace entre dois gateways se estes puderem realizar comunicação diretamente. Cada gateway na rede possui duas funções principais: Testar continuamente o estado dos enlaces com os vizinhos e enviar periodicamente os dados relativos ao estado de seus enlaces para todos os outros gateways da internet. O primeiro deles é realizado por meio de um envio de pequenas mensagens que exijam resposta. Se está for recebida, sob condições que variam segundo implementação do protocolo, o enlace está ativo, caso contrário, está inativo. Enquanto os dados de estado indicam, simplesmente, se há
possibilidade de comunicação entre dois gateways. .Estes dados são em geral enviados em modo difusão (broadcast) individualmente.
Ao receber uma informação de estado, um gateway atualiza seu mapa da rede internet, ativando ou desativando os enlaces em questão e recalcula as rotas para todos os destinos possíveis através do algoritmo Shortest-Path-First (SPF), de Dijskstra, aplicado à topologia da rede internet.
Em comparação com o algoritmo Vector-Distance, o SPF possui diversas vantagens. O cálculo das rotas é realizado localmente, não dependendo de máquinas intermediárias. O tamanho das mensagens não depende do número de gateways diretamente conectados ao gateway emissor. Como as mensagens trafegam inalteradas, a detecção de problemas torna-se mais fácil.
Protocolos de Roteamento
Os protocolos de roteamento determinam a maneira pela qual os gateways devem trocar informações necessárias à execução do algoritmo de roteamento. Por exemplo, se o algoritmo de roteamento for do tipo Vector-Distance, o protocolo de roteamento deve definir como cada gateway envia aos demais a sua distância em relação a cada sub-rede internet. Inicialmente, são apresentados os protocolos internos, ou seja, aqueles que são executados dentro de uma sub-rede. Depois, como protocolo para roteamento externo a rede, segue uma breve introdução sobre BGP (Border Gateway Protocol).
Open Shortest First Path – OSPF
O OSPF é um protocolo especialmente projetado para o ambiente TCP/IP. Sua transmissão é baseada no algoritmo Link State , como citado anteriormente, e a busca pelo menor caminho é computada localmente, usando o algoritmo Shortest Path First - SPF.
Algoritmo
O SPF funciona de modo diferente do vetor-distância, ao invés de ter na tabela as melhores rotas, todos os nós possuem todos os links da rede. Cada rota contém o identificador de interface, o número do enlace e a distância ou métrica. Com essas informações os nós (roteadores) descobrem as melhores rotas.
Um gateway executando o RIP no modo ativo difunde as mensagens a cada 30 segundos e também quando recebe uma solicitação de informação de outro gateway. A mensagem difundida normalmente contém informações sobre todas as sub-redes do SA, extraídas da tabela de roteamento do gateway. Cada mensagem enviada por um gateway G consiste em pares de informações. Cada par é composto de um endereço de sub-rede IP e da distância do gateway G à sub-rede. A métrica utilizada para o cálculo de distância é baseada no número de hops (número de gateways) na melhor rota entre o gateway G e a rede. Curiosamente o RIP assume o valor "1" para a distância de um gateway a uma sub-rede à qual ele está diretamente conectado. Para compensar diferenças de tecnologia de redes, algumas implementações do RIP informam uma distância maior quando a rota atravessa uma rede lenta. Participantes ativos e passivos do RIP, quando recebem uma mensagem, atualizam suas rotas de acordo com o algoritmo de roteamento Vector- Distance. Para evitar que uma rota oscile entre dois ou mais caminhos com a mesma métrica, o RIP especifica que uma que deve ser atualizada somente quando a nova rota possuir distância menor que a atual.
BGP (Border Gateway Protocol)
Com o crescimento da Internet, o uso dos protocolos EGP (External Gateway Protocol) tornou-se limitado. A necessidade de acrescentar funções de policiamento no roteamento tornou-se cada vez mais real e o protocolo deveria suportar topologias mais complexas. Foi nesse cenário que surgiu o protocolo BGP para suprir as deficiências do EGP no roteamento entre sistemas autônomos.
Roteadores com BGP se preocupam com critérios políticos de roteamento. Um sistema autônomo (SA) deve possuir a habilidade de enviar pacotes para algum host e receber pacotes de outro. No entanto, ele não deve gostar de conduzir pacotes entre sistemas autônomos (SA's) que não seja de seu interesse. Por exemplo, companhias telefônicas devem atuar como portadora de seus clientes, mas não dos outros.
O protocolo BGP foi projetado para permitir muitos critérios de roteamento a serem aplicados no tráfego entre sistemas autônomos. Critérios mais comuns envolvem considerações de ordem política, segurança, ou econômicas. Um exemplo de limites no tráfego de pacotes seria o de proibir colocar o Iraque na rota para o Pentágono, por exemplo. Esses critérios são configurados manualmente em cada roteador BGP.
Para os roteadores BGP, o mundo consiste apenas de outros roteadores BGP interconectados. Dois roteadores BGP são considerados conectados se eles compartilham uma rede comum. Dado o interesse de um BGP especial no tráfego, as redes são grupadas em três categorias.
- Stubs networks : Somente tem conexão para um roteador BGP. Estas não podem ser usadas para trânsito na rede, porque só possuem uma ligação;
- M ulticonnected networks: Podem ser usadas para tráfego em trânsito, exceto se recusarem;
- Transit networks : como um backbone, que estão dispostas a manipular pacotes de outros, possivelmente com algumas restrições.
Pares de roteadores BGP se comunicam através de conexões TCP. Operando deste modo eles fornecem uma comunicação confiável e escondem os detalhes da rede que os pacotes estão passando.
BGP é um protocolo que usa o algoritmo vector distance , mas com uma pequena diferença: Ao invés de manter a distância de cada destino, cada roteador BGP mantém o caminho usado. Similarmente, ao invés de periodicamente dar a cada vizinho a distância estimada para cada possível destino, cada roteador diz a seus vizinhos o caminho exato que está usando.
