Routing e Protocolos - o que são?

Routing

Encaminhamento de pacotes, ou seja, corresponde ao processo de reencaminhamento de pacotes, que se baseia no endereço IP e na máscara de rede dos mesmos.

Há dois tipos de routing:
→ Routing Estático – responsável por descrever um conjunto de caminhos estáticos e são normalmente introduzidos no router pelo administrador.
→Routing Dinâmico – responsável por resolver o problema de falhas numa ligação em rede.


Protocolos

Na comunicação de dados e na interligação em rede, o protocolo corresponde a um padrão que especifica o formato e as regras a serem seguidas.

Equipamentos de Routing

→ Router
→ Repetidores
→ Hub
→ Switch
→Pontes ou Bridges
→ Gateway
→Brouter

Protocolos de Routing

→ IGP - Interior Gateway Protocol
● RIP
● IGRP
● EIGRP
● OSPF
● HELLO
● Exchange
● Flooding
→ EGP – Exterior Gateway Protocol
● EGP
● BGP

Equipamentos de Routing - Definições

Router

Dispositivo usado para estabelecer a comunicação entre diferentes redes de computadores. Este equipamento determina a comunicação entre computadores distantes entre si e até mesmo com protocolos de comunicação diferentes.
Há dois tipos de router:
→ Router de Ponta – liga o cliente à internet.
→ Router Núcleo – serve exclusivamente para transmitir informações entre dois ou mais routers.
Exemplo de um Router

Repetidores

Dispositivo usado para a interligação de redes idênticas, uma vez que têm a função de amplificar e regenerar electricamente os sinais transmitidos através do meio físico.
Exemplo de um Repetidor
Hub
O Hub, ou também conhecido como "concentrador" é um aparelho que interliga diversos computadores que podem estar ligados externamente a diferentes redes, tais como: LAN, MAN e WAN.
Numa rede, o Hub funciona como a peça central, pois recebe os sinais transmitidos pelas estações e transmite-os novamente para outras estações.





Exemplos de Hub's

Switch
Dispositivo utilizado em redes de computadores para reencaminhar frames entre os diversos nós. Os Switchs possuem diversas portas, tal como os Hub e a principal diferença entre os dois é que o switch segmenta a rede internamente, uma vez que cada porta corresponde a um determinado segmento. Desta forma não ocorrerão colisões entre os pacotes de cada um dos segmentos.
Exemplo de um Switch
Pontes ou Bridges

Termo utilizado para designar um dispositivo que liga duas redes informáticas que usam protocolos distintos.
Exemplo de Pontes ou Bridges
Gateway

Dispositivo intermediário, que geralmente é destinado:
→ a interligar redes;
→ a separar domínios de colisão;
→ traduzir protocolos.


Exemplo de um Gateway
Brouter

Dispositivos híbridos que combinam as características das Pontes ou Bridges e dos Routers. São, então, dispositivos para ligação de redes informáticas que incorporam as funcionalidades de Pontes ou Bridges e de Routers. No entanto, os Brouters possuem um número limitado de Protocolos e trabalham por encaminhamento sempre que possível.


Exemplo de um Brouter

Protocolos de Routing - Definições e Características

→ No inicio a troca da informação de encaminhamento era feita através do protocolo '''GGP''' (Gateway to Gateway Protocol).

→ Seguidamente, o número de gateways aumentou e, consequentemente, a dimensão da tabela de encaminhamento também aumentou. O número de actualizações, o número de quebra de linhas e o número de gateways a ligarem e a desligarem, também aumentou. Tudo isto influenciava o aumento de comunicação entre os gateways para se adaptarem a cada uma das alterações.

→ Surgiu então o modelo hierárquico – a Internet foi dividida entre diversos Sistemas Autónomos com a atribuição de um número único a cada um desses sistemas.

→ Como estes gateways necessitavam de trocar informação foi criado o “EGP” - Exterior Gateway Protocol. Os nós dentro do mesmo Sistema Autónomo eram chamados de gateways internas e o protocolo de comunicação entre elas foi chamado de “IGP” - Interior Gateway Protocol.
RIP – Routing Information Protocol

Desenvolvido pela Xerox Corporation no início dos anos 80 para ser utilizado nas redes Xerox Network Systems (XNS).
É um protocolo de encaminhamento que é responsável por manter as tabelas de encaminhamento entre os routers da mesma rede sempre actualizadas.
O RIP determina o melhor caminho entre dois pontos, tendo em conta somente o número de saltos (hops) entre eles. Esta técnica ignora outros factores que fazem diferença nas linhas entre os dois pontos. Factores esses tais como a velocidade e utilização das mesmas e outras métricas que podem fazer diferença na determinação do melhor percurso entre dois pontos.



Exemplo do protocolo RIP

Características:

→ A métrica é simples e não tem em consideração factores como capacidade ou a carga de um link;
→ A métrica limita a rede a 15 hops - O RIP utiliza uma única métrica para encaminhamento e para medir a distância entre a rede de origem e a de destino;
→ Duas máquinas directas, estão à distância de um salto;
→ O tempo de convergência (número de ciclos) em certas circunstâncias pode ser significativo;
→ Sem a versão 2, não suporta VLSM - variable length subnetmasks nem CIDR - Classless Inter-Domain Routing;
→ Guardam-se sempre os melhores caminhos e evita oscilações entre caminhos com a mesma distância;
→ Esquece um caminho se não souber nada, após 180 segundos;
→ Boas notícias voam, as más arrastam-se.
IGRP – Internet Group Routing Protocol

Protocolo de encaminhamento que veio colmatar algumas das limitações do RIP.
Possui métrica composta; o tráfico pode ser dividido em várias rotas com métricas dentro de um determinado intervalo; várias características foram introduzidas para fornecer maior estabilidade em situações de mudança da topologia da rede (ligações que deixam de estar funcionais, por exemplo), com o objectivo de prevenir o aparecimento dos loops.


Exemplo do protocolo IGRP
Características:

→ Baixo overhead, isto é, o IGRP não utiliza uma largura de banda maior do que a necessária para as suas funções;
→ Divisão do tráfico entre várias rotas paralelas quando são aproximadamente iguais;
→ Não podem haver loops;
→ Encaminhamento estável até mesmo numa rede grande e complexa;
→ Capacidade de manipulação de múltiplos tipos de serviços com um conjunto simples de informações;
→ Resposta rápida nas mudanças de topologia da rede;
→ Contabilização de taxas de erros e nível de tráfico em diferentes caminhos.
EIGRP – Enhanced Interior Gateway Routing Protocol

Um desenvolvimento, realizado pela CISCO a partir do protocolo IGRP para suportar redes grandes, complexas e críticas.
O EIGRP combina protocolos de encaminhamento baseados no Distance-Vector Routing com os mais recentes protocolos baseados no algoritmo de Link-State.
Uma desvantagem do EIGRP, assim como do IGRP, é o facto de ambos serem da propriedade da Cisco Systems.

Exemplo do protocolo EIGRP
Características:
→ Suporta agregação e VLSM;
→ Suporta mais do que um sistema autónomo (conjunto de routers que partilham informação) por router;
→ Utiliza o algoritmo DUAL (Diffusing Update Algorithm) para efectuar as actualizações;
→ Envia a máscara de subrede nas actualizações;
→ Convergência rápida;
→ Uso eficiente da largura de banda;
→ Envia toda a tabela de encaminhamento no inicio. Depois apenas as alterações são divulgadas.
Protocolo OSPF - Open Shortest Path First

O OSPF é um protocolo complexo que requer uma topologia hierárquica. Quer isto dizer que se não se planear desde o início a organização da rede,o endereçamento, entre outros, poderão surgir problemas delicados.
Foi especificamente projectado para operar com redes grandes e divulgado de modo a não ser necessário pagar direitos.
Para além disso, Calcula encaminhamentos baseado nos endereços IP destino (não suporta outros protocolos).


Exemplo do protocolo OSPF


Características:

→As redes podem ser divididas em sub-redes e áreas;
→Suporte de percursos para hosts, sub-redes e redes especificas;
→Troca de informação entre gateways é autenticada;
→Permite ligações virtuais entre gateways, ainda que não coincidam com as físicas;
→Diminui número de mensagens;
→Encaminhamento por tipo de serviço;
→Divulga informação que foi adquirida externamente;
→Possibilidade de configuração de uma topologia virtual de rede, independente da topologia das ligações físicas;
→Em redes estáveis, as maiores actualizações ocorrem uma vez em cada 30 minutos.
PROTOCOLOS UTILIZADOS PELO OSPF:

Protocolo Hello
Usa uma métrica de encaminhamento baseada em atrasos e não em contadores de hops.
Tem duas funções:
→ sincronização dos relógios de um conjunto de equipamentos;
→ cálculo pelos equipamentos participantes dos caminhos de menor atraso.


ProtocoloExchange
Sincroniza as bases de dados entre os vários routers.

Protocolo Flooding
Anuncia alterações na Tipologia
EGP – Exterior Gateway Protocol

Tem como objectivo Informar um determinado dispositivo da rede IP de como encontrar outras redes IP.
Permite que um dispositivo reconheça a direcção da rede.
Dois dispositivos de rede em dois sistemas autónomos diferentes podem compartilhar informações de reconhecimentos via EGP.



Exemplos do protocolo EGP

Características:

→Propagação de alterações;
→Verifica se um vizinho está activo recorrendo a tentativas;
→Não interpreta as distâncias recebidas pelo routing e updates que não pertencem ao mesmo sistema autónomo;

→Só se utiliza um caminho entre sistemas autónomos;
→Tem dificuldade na escolha de caminhos alternativos;
→Restringe a topologia a uma árvore sem ligações adicionais entre diferentes sistemas autónomos;
→Alterações contínuas levam a destabilizar algoritmos de vector-distance;
→Em relação à conectividade universal falha caso o núcleo principal também falhe.

BGP – Border Gateway Protocol

Este protocolo mantém uma tabela de endereços IP que relaciona a atingibilidade entre sistemas autónomos.
Organiza a rede em classes de rede, de forma a diminuir a dimensão das tabelas de encaminhamento.


O BGP é constituído por duas partes:

→ O Interior Border Gateway Protocol (IBGP), é utilizado dentro de um único sistema autónomo;
→ O Exterior Border Gateway Protocol (EBGP), é utilizado entre vários sistemas autónomos.


Componentes:

→ Conjunto de rotas para cada extremo BGP;
→ Um mecanismo de políticas de entrada para filtrar estas rotas e para manipular os seus atributos;
→ Um processo de decisão que escolhe as rotas a usar;
→ Conjunto de rotas para consumo do router;
→ Um mecanismo de políticas de saída para filtrar estas rotas e para manipular os seus atributos;
→ Um conjunto de rotas para anunciar a cada extremo BGP.



Exemplo do protocolo BGP

Características:

→ O BGP evoluiu de forma a suportar agregação de rotas e redução de informação de encaminhamento;
→ Permite a agregação de rotas;
→ Não impõe restrições à topologia da rede;
→ Reduz a informação de encaminhamento;
→ Evita ciclos de encaminhamento;
→ Possui políticas de encaminhamento;
→ As políticas de encaminhamento não são definidas no protocolo BGP. São configuradas nos routers e dependem da implementação em questão;
→ Descreve todo o caminho percorrido pelas mensagens de actualização, e não apenas a distância;
→ Usa TCP para transportar as suas mensagens;
→ É um PVP (Path Vector Protocol).