Post on 19-Nov-2015
description
REDES DE
COMPUTADORES II
01 Camada de Rede
Maj Cardoso
scardoso@ime.eb.br
Referncias Bibliogrficas
TANENBAUM, A.S. Redes de Computadores 4 edio. Campus, 2003.
SOARES, L.F.G.; LEMOS, G.; COLCHER, S. Redes de Computadores, das LANs, MANs e WANs s Redes ATM 2 edio. Campus, 1997.
STALLINGS, W. Data and Computer Communications 6th edition. Prentice Hall,
Interligao de Redes com TCP/IP Vol. I, Douglas E. Comer, Campus, 5 Edio, 2006.
Redes de Computadores Uma Abordagem de Sistemas, Larry L. Peterson e Bruce S. Davie, Campus, 3 Edio, 2004.
Redes de Computadores e a Internet, KUROSE, F. J e Ross, K.. Traduo - Rio de Janeiro: Pearson Addison Wesley, 2003
A Internet e Seus Protocolos - Uma Anlise Comparativa, Adrian Farrel, Campus 2005.
Manuais dos equipamentos de rede
Norma de cabeamento estruturado
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 2
Sumrio do Curso
01 Camada de Rede
02 Camada de Enlace
03 Protocolos de Acesso ao Meio
04 Padres IEEE para Redes Locais
05 Interligao de Redes Locais
06 MPLS
07 Camada Fsica
08 Meios Fsicos de Transmisso
09 Laboratrios (no decorrer do semestre)
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 3
Avaliao da Disciplina
Provas:
VC, VE e VF escritas
Trabalhos:
Trabalho prtico: implementao de(s) protocolo(s) apresentados
em sala de aula. Deve ser entregue o cdigo fonte, executvel e
um relatrio de execuo; e
Laboratrio: aplicao da teoria representada pela implementao
e entrega de relatrio de execuo.
Mdia VE:
(Prova Escrita * 2 + Trabalho prtico * 1) / 3
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 4
Datas e Previso de matrias
Data das VEs
12 de maro
VC
16 a 24 de abril
Previso de assuntos: itens 01, 02, 03, 04 (parte) e 09
VF
18 de junho a 26 de junho
Previso de assuntos: itens 01 a 09
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 5
Trabalhos prticos e laboratrios
Observaes sobre os trabalhos prticos e laboratrios:
Devem ser realizados de acordo com as normas de trabalhos
acadmicos;
Contedo e apresentao sero considerados para formao da
nota;
Plgios sero avaliados com grau ZERO;
Trabalhos copiados tero o grau (de 0 a 10) divididos entre os
trabalhos; e
Dever ser utilizada a linguagem C, C++ ou Java.
Sero utilizados para confeco de questes de VC, VE e
VF.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 6
REVISO DE
ROTEAMENTO
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 7
Roteamento IP
ROTEAMENTO
A Camada de Rede deve determinar a ROTA ou CAMINHO tomado pelos pacotes ao seguirem de um Remetente a um Destinatrio.
Os algoritmos que CALCULAM ESSES CAMINHOS so denominados de ALGORITMOS DE ROTEAMENTO.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 8
aplicao
transporte
rede
enlace
fsica
aplicao
transporte
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
rede
enlace
fsica
Roteamento IP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 9
1
2 3
0111
valor no cabealho do
pacote chegando
algoritmo de roteamento
tabela de roteamento
valor do cab. enlace sada
0100
0101
0111
1001
3
2
2
1
Roteamento
Atributos desejveis:
Correo: no cometer erros.
Simplicidade: pouca complexidade.
Robustez: operabilidade aps falhas ou mudanas.
Estabilidade: convergncia
Equidade: todos tm direito de usar a rede.
Otimizao: determinao da melhor rota.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 10
AS ETAPAS DE UM ROTEAMENTO
1. O roteador recebe pacotes de uma de suas redes.
2. O roteador passa os pacotes para a camada de rede.
3. O roteador verifica o endereo de destino do cabealho.
4. Se o destino estiver na rede de onde os dados vieram, o roteador descarta os pacotes, que j devero ter atingido o seu destino.
5. Se os dados forem destinados a uma rede diferente, o roteador consulta uma tabela de roteamento para determinar para onde encaminhar os pacotes.
6. Depois que o roteador determinar qual de suas interfaces receber dos dados, ele repassa os pacotes adiante.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 11
ALGORITMO GENRICO DE
ROTEAMENTO Extrair o endereo IP de destino (IPD) do datagrama
Calcular o endereo IP da rede de destino (IPN)
SE (IPN igual a uma rede diretamente conectada) ENTO
enviar o datagrama diretamente ao destino
SENO SE (existe uma rota especfica para IPD) ENTO
rotear datagrama como especificado na tabela
SENO SE (IPN aparece na tabela) ENTO
rotear datagrama como especificado na tabela
SENO SE (um roteador default foi especificado) ENTO
enviar datagrama ao roteador default
SENO erro de roteamento
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 12
Algoritmo de roteamento IP atual
(aps sub-redes) Extrair endereo IP de destino,ID, do datagrama e calcular o
endereo da rede de destino IN
Se IN uma rede diretamente conectada
entregar o datagrama interface de rede,
seno para cada entrada da tabela de roteamento
calcule N fazendo um AND bit a bit entre ID e a
mscara de sub-rede da entrada
se N igual ao endereo de rede da entrada
rotear datagrama para o prximo passo especificado
fim_do_loop_for
se no foram encontradas coincidncias
declarar erro de roteamento
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 13
Roteamento Direto
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 14
Origem e Destino na mesma rede
Vrias topologias
Lembre-se equipamentos de nvel 2 no tratam endereo IP
10.35.143.0
10.35.143.10
10.35.143.15
Tabela de Roteamento
Destino Gateway
10.35.143.0 10.35.143.10
....... .......
Switch
Roteamento Indireto
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 15
Origem e Destino esto em redes diferentes
10.35.143.0
10.35.143.10 10.35.144.15
Tabela de Roteamento
Destino Gateway
10.35.143.0 10.35.143.10
0.0.0.0 10.35.143.1
Router 10.35.144.0
Tabela de Roteamento
Destino Gateway
10.35.143.0 10.35.143.1
10.35.144.0 10.35.144.1
....... .......
10.35.143.1 10.35.144.1
Tabela de Roteamento
Destino Gateway
10.35.144.0 10.35.144.15
0.0.0.0 10.35.144.1
Algoritmos de Roteamento
No adaptativos ou estticos
No se utilizam de medidas ou estimativa do trfego corrente.
No se utilizam de informaes sobre a topologia atual da rede.
O clculo de rotas realizado offline e carregado nos ns da rede.
Exemplos: Shortest path, Flooding, Flow-based.
Adaptativos ou dinmicos
O clculo de rotas baseado em informaes atualizadas.
As decises sobre o clculo das rotas so alteradas de acordo
com mudanas na topologia e no trfego.
Normalmente empregam algum tipo de mtrica associada s rotas.
Exemplos: Distance vector, Link state.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 16
A
B C
D E F
G H
2
2
6 1
3 3
2 2
7
4
2
Algoritmos de Roteamento Esttico
Shortest Path
Shortest Path
nmero de hops (roteadores)
ABC e ABE so igualmente longos
distncia geogrfica em Km
ABC mais longo do que ABE
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 17
As mtricas podem ser calculadas como uma funo da distncia, largura de
banda, do trfego mdio, do custo de comunicao, do comprimento mdio
da fila, do retardo detectado ou outros fatores.
Algoritmos de Roteamento Esttico
Shortest Path Shortest Path
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 18
A
B C
D E F
G H
2
2
6 1
3 3
2 2
7
4
2 A
B (2,A) C (,-)
D (,-) E (,-) F (,-)
G (6,A) H (,-)
A
B (2,A) C (9,B)
D (,-) E (4,B) F (,-)
G (6,A) H (,-)
A
B (2,A) C (9,B)
D (,-) E (4,B) F (6,E)
G (5,E) H (,-)
A
B (2,A) C (9,B)
D (,-) E (4,B) F (6,E)
G (5,E) H (9,G)
A
B (2,A) C (9,B)
D (,-) E (4,B) F (6,E)
G (5,E) H (8,F)
Algoritmos de Roteamento Esttico
Flooding Flooding
Cada pacote que chega enviado para todas as portas, exceto
para aquela por onde o pacote chegou.
Gera pacotes duplicados
contador de hops no cabealho
evitar o envio pela segunda vez (controle dos pacotes j inundados)
selective flooding
aplicaes militares - robustez
bancos de dados distribudos (atualizao simultnea)
sempre escolhe o caminho mais curto!! Porqu?
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 19
Algoritmos de Roteamento Esttico
Flow-Based Flow-based routing:
Utiliza-se da topologia da rede e da carga (trfego) previamente
registradas.
possvel conhecer-se o comportamento mdio do trfego em um
certo enlace.
Conhecendo-se o trfego e a capacidade do enlace, possvel
deduzir o retardo mdio no enlace utilizando teoria das filas.
Deduzido o retardo mdio em cada enlace possvel estimar o
retardo mdio em todos os caminhos.
Um algoritmo de escolha de menor caminho determina o caminho
de menor retardo.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 20
B C
D
E F
20
20
20 20 20
50
10
10
Algoritmos de Roteamento Esttico
Flow-Based
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 21
i Linha i (pacotes/s)
Ci (Kbps)
Ci (pacotes/s)
Ti (ms)
Peso
1 AB 14 20 25 91 0.171
2 BC 12 20 25 77 0.146
3 CD 6 10 12.5 154 0.073
4 AE 11 20 25 71 0.134
5 EF 13 50 62.5 20 0.159
6 FD 8 10 12.5 222 0.098
7 BF 10 20 25 67 0.122
8 EC 8 20 25 59 0.098
CT
1
Flow-based Routing
4
ABC
9
AB
1
ABFD
7
AE
4
AEF
9
BA
4
CBA
1
DFBA
7
EA
4
FEA
8
BC
3
BFD
2
BFE
4
BF
8
CB
3
DFB
2
EFB
4
FB
3
CD
3
CE
2
CEF
3
DC
3
EC
2
FEC
3
DCE
4
DF
3
ECD
4
FD
5
EF
5
FE
A B C D E F
A
B
C
D
E
F
Sub-rede com capacidades de
linha mostradas em Kbps
Matriz de trfego em pacotes/s
Retardo mdio (Teoria das Filas) :
A
Pacote mdio de 800 bits
Retardo mdio de 86,37 ms
Classificao dos Algoritmos de
Roteamento Dinmicos Algoritmos de Roteamento GLOBAL:
Todos os roteadores tm informao completa da topologia da
rede e dos custos envolvidos.
Considera como dados de clculo a conectividade entre todos os
roteadores e todos os custos dos enlaces.
So conhecidos como Algoritmos de ESTADO DE ENLACE.
Algoritmos de Roteamento DESCENTRALIZADO:
Nenhum roteador tem informao completa sobre os custos de
todos os enlaces da rede.
O clculo do caminho realizado de modo iterativo e
distribudo, onde cada roteador conhece os vizinhos e custo
at eles e trocam informaes entre si.
So conhecidos como Algoritmos de VETOR DE DISTNCIAS.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 22
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Distance Vector Distance Vector Routing
Algoritmo de roteamento original da Internet (RIP)
Baseia-se na manuteno de uma tabela atualizada com os custos
dos melhores caminhos para cada destino na rede e qual o enlace a
ser utilizado para alcanar cada destino.
Esses custos podem ser medidos em hops, retardo, etc.
As tabelas so trocadas entre ns vizinhos em intervalos regulares.
A capacidade e o trfego do enlace no so levados em conta.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 23
8 10 12 6
A
E
I
B C D
F G H
J K L
Exemplo de uma sub-rede
Novo retardo
a partir de J
Entradas de A, I, H, K e a nova tabela de roteamento para J
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Distance Vector
Distance Vector Routing
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 24
Linha
Novos retardos:
Vetores recebidos dos vizinhos de J
Nova tabela
de roteamento
para J
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Distance Vector Distance Vector Routing Problema da contagem at o infinito
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 25
1
1
1
1
2
2
2
3
3
4
Inicialmente
Aps 1 troca
Aps 2 trocas
Aps 3 trocas
Aps 4 trocas
A B C D E
Roteador A est inicialmente desativado.
1
3
3
5
5
7
7
:
2
2
4
4
6
6
8
:
3
3
3
5
5
7
7
:
4
4
4
4
6
6
8
:
Inicialmente
Aps 1 troca
Aps 2 trocas
Aps 3 trocas
Aps 4 trocas
Aps 5 trocas
Aps 6 trocas
A B C D E
Inicialmente todos esto ativados e o roteador A fica fora do ar ou a ligao para o router B est down.
Definio de um valor limite para infinito
Split Horizon
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Link State Link State Routing
Funcionamento bsico do roteamento por estado de enlace:
descobrir os vizinhos e aprender seus endereos de rede
medir o retardo ou o custo para cada um dos vizinhos
criar pacote que diga tudo o que acaba de aprender (LSA)
enviar esse pacote para todos os outros roteadores
calcular o caminho mais curto para cada um dos outros
roteadores
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 26
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Link State Link State Routing
Descobrindo os vizinhos
Ao inicializar a primeira tarefa do roteador descobrir seus vizinhos.
Isso feito enviando um pacote HELLO especial para cada
interface. O roteador da outra extremidade responde quem .
Medindo o custo das linhas
todo roteador deve conhecer o retardo para cada um de seus
vizinhos.
Pacotes ECHO so utilizados para que o retardo ou uma mtrica
seja medida para cada roteador vizinho. A carga das linhas deve ou
no ser considerada durante a medio.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 27
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Link State Link State Routing
Criando os Pacotes por estado de Enlace
Um outro pacote criado para divulgar as mtricas para os
roteadores vizinhos. O pacote contm a identidade do transmissor,
um nmero de sequncia, a idade e uma lista dos retardos para os
vizinhos do transmissor.
A criao destes pacotes pode ser realizada em intervalos
regulares ou na ocorrncia de eventos significativos.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 28
Algoritmos de Roteamento Dinmico
Link State Link State Routing
Distribuindo os Pacotes por estado de Enlace
O pacotes de estado de enlace devem ser distribudos de forma
confivel. Essa distribuio pode ser realizada por flooding e
controlada pelo nmero de seqncia e pela idade (TTL), de forma a
evitar redundncias ou informaes desatualizadas.
Calculando as novas rotas
De posse das informaes de todos os roteadores, o caminho mais
curto calculado para os destinos possveis.
O OSPF (Open Shortest Path First) utiliza um algoritmo
de roteamento por estado de enlace
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 29
Roteamento Hierrquico
Roteamento Hierrquico
Crescimento da rede aumenta consumo de recursos
Uma soluo organizao do roteamento por regies
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 30
(b) Tabela completa
para roteador 1A
(a) Topologia da sub-rede
Roteamento Hierrquico
Tabela de roteamento de
um roteador em uma sub-
rede onde no h
roteamento hierrquico.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 31
Roteamento Hierrquico
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 32
Reduo das tabelas de um roteador com roteamento hierrquico
(b) Tabela completa
para roteador 1A
(a) Topologia da sub-rede
(c) Tabela hierrquica
para roteador 1A
Distance Vector X Link State
O roteamento de vetores de distncia (distance vectors)
determina a direo (vetor) e a distncia de todos os links na
internetwork.
O roteamento por estado de enlace (link state) recria a
topologia exata da internetwork inteira (ou de pelo menos da
parte onde o roteador est situado).
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 33
ROTEAMENTO IP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 34
Roteamento IP
Uma rede IP organizada em diversos sistemas
autnomos (AS)
Cada AS administrado por uma organizao
independente e pode utilizar seu prprio algoritmo de
roteamento
H padronizao para o roteamento entre AS
Protocolos utilizados:
Interior Gateway Protocol (IGP): RIP e OSPF
Exterior Gateway Protocol (EGP): BGP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 35
Sistema Autnomo
definido por um conjunto de roteadores sob uma mesma
poltica de roteamento e administrao.
Para diferir e identificar univocamente cada sistema
autnomo (AS), este ser associado a um nmero que o
identifica mediante os demais sistemas.
Esse nmero varia entre 1 e 65.535 (16bits), sendo que a
faixa entre 64.512 e 65.535 destinada a uso privado.
https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-
numbers.xml#as-numbers-1
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 36
https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1
Viso geral: IGP e EGP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 37
Sistema Autnomo
IANA a organizao que gerencia globalmente a
utilizao de IPs e nmeros dos Sistemas Autnomos.
As RIRs (Regional Internet Registry) gerenciam o uso de
IPs e AS em uma regio.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 38
Sistema Autnomo
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 39
Sistema Autnomo
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 40
ROUTING INFORMATION
PROTOCOL (RIP)
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 41
Routing Information Protocol (RIP)
Primeiro protocolo de roteamento padro para ambientes TCP/IP routed no BSD
um protocolo do tipo distance vector
A mtrica utilizada o Hop Uma rede diretamente conectada tem Hop = 1.
Limitao: a contagem de hops limitada a 15 (16 = inalcanvel )
Mensagens com informao sobre as rotas so divulgadas por broadcast.
Atualmente existem duas verses: 1 (RFC 1058) e 2 (RFC 1723)
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 42
Routing Information Protocol (RIP)
A cada 30 seg a tabela de rotas enviada aos vizinhos
Time out de rotas: 3 minutos as rotas aprendidas devem ser
atualizadas em at 180 segundos
+ 2 minutos remoo da rota na tabela
Permite envio de at 25 rotas por pacote, o que provoca a
necessidade do envio de vrios pacotes em redes maiores
Para evitar loops de roteamento e melhorar a
convergncia algumas implementaes do RIP utilizam
tcnicas extras:
Split horizon
Triggered Updates
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 43
Temporizadores do RIP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 44
Temporizadores do RIP
Update Timer ou periodic Timer
A cada 30 segundos as tabelas de roteamento so trocadas entre
os vizinhos
Invalid Timer ou Expiration Timer
As rotas aprendidas devem ser atualizadas em at 180 segundos
A rota considerada expirada e a contagem de saltos da rota
definida para 16
Cada rota tem seu prprio temporizador
Flush Timer / Garbage Collection
Mais 120 segundos e as entradas so removidas da tabela de
rotas
Continua anunciando a rota com valor 16 at expirar o
temporizador
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 45
Nmero de contadores
Uma tabela de rota possui 20 entradas e no recebeu
nenhuma informao sobre cinco rotas por 200 segundos
Quantos contadores esto rodando nesse momento?
Os temporizadores so:
Peridico: 1
Expirao: 20 - 5 = 15
Flush: 5
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 46
Transporte do RIP
O RIP opera na porta UDP 520
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 47
IP
Header
UDP
Header
RIP Message
20B 8B At 504B
Command Version 0 At 25 rotas
Mtrica
1Bb 1B 1B At 500B
2B 8B 4B
0
1B
Famlia
2B
0 Endereo
de Rede 0
4B
Mensagem RIPv1
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 48
Limitaes do RIPv1
Problemas do RIPv1 pode levar muito tempo para convergir
tempo de estabilizao: minutos
No suporta VLSM no leva em conta as sub-redes (exceto as diretamente conectadas)
a mtrica limitada no suporta redes de grandes dimenses
Segurana no h autenticao de mensagens
mensagens em broadcast todos recebem os datagramas UDP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 49
RIPv2
O protocolo no modificado os campos com 0 no RIPv1 so utilizados para a transmisso de outras informaes mantm compatibilidade com RIPv1
Classless routing mscara de sub-rede
Autenticao campo Family of NET (AFI) quando usado impossibilita interoperabilidade entre RIPv1 e RIPv2
Utiliza multicast fixo endereo 224.0.0.9
Loops e convergncia: Route Poisoning
Poison Reverse
Hold Down
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 50
Mensagem RIPv2
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 51
Mensagem RIPv2 com autenticao
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 52
Limitaes do RIP
Restrio do roteamento a uma nica mtrica: contagem
de saltos
Pequeno valor para infinito: 16
Afeta sistemas autnomos maiores ou que no possuam uma
organizao hierrquica
Utilizao apenas da contagem de saltos como mtrica
torna o roteamento relativamente esttico
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 53
Roteamento intra-AS na Internet: RIP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 54
D C
B A
u v
w
x
y z
destino saltos
u 1
v 2
w 2
x 3
y 3
z 2
Do roteador A s sub-redes:
Exemplo de um AS utilizando RIP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 55
Exemplo de mensagem
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 56
RIPng
RIPng (RIP next generation)
Definido na RFC 2080
Extenso do RIPv2 para suporte ao endereamento IPv6
Principais diferenas:
Suporte ao endereamento IPv6
No suporta a autenticao do RIPv2, deve ser utilizado o IPSec
com essa finalidade.
RIPv2 permite a insero de tags para as rotas, o RIPng no
permite;
RIPv2 codifica o prximo salto em cada entrada de rota, no RIPng
especifica o prximo salto para um conjunto de entrada de rotas
RIPng envia atualizao com protocolo UDP na porta 521
utilizando o grupo multicast FF02::9.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 57
http://tools.ietf.org/html/rfc2080
OPEN SHORTEST PATH
FIRST (OSPF)
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 58
Open Shortest Path First (OSPF)
Algoritmos de roteamento de estado de enlace so mais
eficientes que algoritmos vetor distncia.
IETF, buscando solues no proprietrias e abertas,
projetou o OSPF
O OSPF foi padronizado em 1990 (RFC 1583) e
atualmente definido pela RFC 2328
Permite topologia hierrquica
Maior complexidade de implantao e gerncia
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 59
Caractersticas do OSPF
aberto > substituto popular para protocolos proprietrios
Realiza o roteamento de acordo com o tipo de servio
Faz balanceamento de carga em vez de usar apenas o melhor caminho
melhoria do desempenho
Suporte para rotas classless
Utiliza multicast
Pode utilizar hierarquia reduz requisitos de memria
Segurana pode utilizar mecanismos de autenticao e criptografia
Topologia de rede virtual
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 60
Recursos avanados do
OSPF (no no RIP)
segurana:
Todas as mensagens OSPF podem ser autenticadas (para
impedir intruso maliciosa) e criptografadas
mltiplos caminhos de mesmo custo permitidos (apenas
um caminho no RIP)
Realiza o roteamento de acordo com o tipo de servio
(ToS)
para cada enlace, mltiplas mtricas de custo para diferentes
ToS (p. e., custo de enlace de satlite definido baixo para
melhor esforo; alto para tempo real)
Faz balanceamento de carga em vez de usar apenas o
melhor caminho melhoria do desempenho
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 61
Recursos avanados do
OSPF (no no RIP)
suporte integrado para uni e multicast:
Multicast OSPF (MOSPF) usa mesma base de dados de topologia
que o OSPF
OSPF pode utilizar hierrquia em grandes domnios
reduz requisitos de memria
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 62
Funcionamento do OSPF
Utiliza-se do IP diretamente:
Sua utilizao assinalada no campo Protocol do IP (0x59
89)
Um grafo do AS construdo:
Os vrtices so roteadores, redes ou estaes diretamente
conectadas a roteadores.
As arestas so as conexes entre roteadores ou entre
roteadores e redes. Podem ser bidirecionais (custos
diferentes).
Informaes sobre os vizinhos so divulgadas para todos os
demais roteadores do AS.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 63
Funcionamento do OSPF
Custos: Um custo associado a cada sada de um roteador.
Estes custos so adimensionais e podem ser baseados em throughput,
round-trip time, confiabilidade, etc.
Custos para redes em outros AS so obtidos de um EGP.
O custo de uma rede para um roteador zero.
H balanceamento de carga quando existem vrias rotas para um
destino.
A melhor rota para cada rede calculada por Dijkstra.
O resultado do clculo um banco de dados da topologia da rede, a partir
do qual cada roteador constri uma rvore de caminhos mais curtos,
tendo a si mesmo como raiz da rvore. Esta rvore de caminho mais
curto fornece a rota at cada destino.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 64
OSPF
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 65
R1
R2
R3
R4
R5
AS R6
N1
N2
N3
N4
N5
N6
Redes
Externas
Redes
de trnsito
Rede
Stub
E1
OSPF
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 66
R1
R2
R3
R4
R5
AS R6
N1
N2
N3
N4
N5
N6
2
0
6 0
0
0
0
0
0
8
9 5
2 0
9
5
3 7
1
9
0
4
4
6
2
5
8
E1
OSPF
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 67
R1
R2
R3
R5
AS R6
N1
N2
N3
N4
N5
N6
2
0
6 0
0
0
0
0
0
8
9 5
2 0
9
5
3 7
1
9
0
4
4
6
2
5
8
Grafo para R4
E1
R4
OSPF
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 68
R1
R2
R3
R5 E1
AS R6
N1
N2
N3
N4
N5
N6
2
6
0
0
0
9
0
5
7
4
5
8
Grafo para R4
R4
Tipos e Cabealho da mensagem OSPF
Tipo Descrio
Hello Usada para descobrir vizinhos e para manter um relacionamento
com eles.
Database Description (Descrio do
Banco de Dados)
Lista as informaes de estado do enlace disponveis sem
realmente fornec-Ias.
Iink State Request (Requisio de Estado
do Enlace)
Requisita uma ou mais partes especficas da informao de estado
do enlace.
Iink State Update (Atualizao de Estado
do Enlace)
A mensagem principal no OSPF - usada para distribuir informaes
de estado do enlace.
link State Acknowledgement
(Confirmao de Estado do Enlace)
Confirma o recebimento seguro da informao de estado do enlace
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 69
Hierarquia no OSPF
SAs muito grandes diviso em reas
Uma rea uma rede ou conjunto de redes contguas
reas no se sobrepem
Pode haver roteadores que no pertenam a nenhuma rea
Existe uma rea de backbone (rea 0)
Todas as reas so conectadas ao backbone comunicao entre as reas
Cada rea possui seu prprio banco de dados da topologia da rea e deve possuir pelo menos 1 roteador conectado ao backbone
H 3 tipos de rotas:
Entre reas, na mesma rea e entre SAs
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 70
Hierarquia OSPF
hierarquia em dois nveis: rea local, backbone.
anncios de estado do enlace somente na rea
cada n tem topologia de rea detalhada; somente
direo conhecida (caminho mais curto) para
redes em outras reas.
roteadores de borda: resumem distncias s redes na
prpria rea, anunciam para outros roteadores de borda.
roteadores de backbone: executam roteamento OSPF
limitado ao backbone.
roteadores de fronteira: conectam-se a outros ASs.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 71
OSPF e classes de roteadores
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 72
BGP (BORDER GATEWAY
PROTOCOL)
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 73
EGP
IGP s precisa se preocupar com a movimentao de
forma eficiente dos pacotes dentro do AS
Os EGPs tem um outra funo fundamental:
Poltica de roteamento
Um AS corporativo no precisa necessariamente transportar
pacotes de um AS externo para outro!
Alguns exemplos de restries de roteamento:
Nenhum trfego deve passar por determinados AS;
O trfego que comece e termine em uma empresa no deve
atravessar a rede de uma outra;
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 74
BGP (Border Gateway Protocol)
BGP (Border Gateway Protocol): o padro de fato
Atua no roteamento entre Sistemas Autnomos (AS).
O BGP oferece a cada AS meios de:
Obter informao de acessibilidade (alcance) da sub-
rede a partir de ASs vizinhos.
Propagar informao de acessibilidade a todos os
roteadores internos ao AS.
Determinar rotas boas para sub-redes com base na
informao e poltica de acessibilidade.
O BGP, sobretudo, permite que cada subrede anuncie
sua existncia ao restante da Internet.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 75
BGP (Border Gateway Protocol)
A verso 4 a mais recente do Protocolo de Roteador de
Borda (Border Gateway Protocol ~ BGP) e est definida na
RFC 4271.
BGP1: RFC 1105
BGP2: RFC 1163
BGP3: RFC 1267
BGP4: RFC 4271 - verso atual, com suporte a VLSM.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 76
Caractersticas do BGP
Trata os SAs como se fossem roteadores.
3 categorias:
Redes stub somente uma conexo com o grafo BGP
Redes multiconectadas podem ser usadas para trfego
Redes de trnsito tratar pacotes de terceiros - tarifao
O BGP um protocolo de roteamento Path Vector
Divulga rotas inteiras, ou seja, todos os AS por onde a rota para
um destino pode passar
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 77
BGP (Border Gateway Protocol)
A troca de mensagens via TCP.
Porta 179
Permite a implementao de polticas de roteamento
Atualizaes incrementais
Conservao da largura de banda
Suporte a endereamento classless e permite
autenticao
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 78
Path Vector
Informa os nmeros dos AS que compem o caminho at
uma rede de destino e quais redes podem ser alcanadas
por este caminho.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 79
Funcionamento do BGP
Pares de roteadores (pares BGP) trocam informaes de
roteamento nas conexes TCP semipermanentes:
sesses BGP.
sesses BGP no precisam corresponder a enlaces fsicos
Quando AS2 anuncia um prefixo de rede para AS1:
AS2 promete que repassar datagramas para esse prefixo.
AS2 pode agregar prefixos em seu anncio
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 80
3b
1d
3a
1c
2a AS3
AS1
AS2 1a
2c
2b
1b
3c sesso eBGP
sesso iBGP
Vizinhos BGP
Roteadores vizinhos que rodam BGP so chamados de
neighbors.
Os neighbors so descobertos atravs de configuraes
pr-definidas e no automaticamente.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 81
Funcionalidade do BGP
Os roteadores nas extremidades das conexes TCP so
conhecidos como Peers BGP (Pares BGP)
Peers BGP desempenham 3 funes bsicas:
Neighbor acquisition: estabelecimento da comunicao entre dois
peers
Network reachability: informaes de alcanabilidade sobre os
destinos informao sobre as rotas
Neighbor reachability: manuteno do relacionamento entre os
peers
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 82
Sesso BGP
Antes do estabelecimento de uma sesso BGP, os
roteadores vizinhos trocam mensagens entre si para entrar
em acordo sobre quais sero os parmetros da sesso.
No havendo discordncia e nem erros durante a
negociao dos parmetros entre as partes, a sesso
BGP estabelecida.
Caso contrrio, sero enviadas mensagens de erro e a
sesso no ser aberta.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 83
Cenrios BGP
O BGP pode ser usado em 2 cenrios...
eBGP
quando o BGP realiza a divulgao de rotas entre Sistemas Autnomos
diferentes chamado de Exterior BGP.
iBGP
entretanto o BGP pode ser utilizado para a divulgao de rotas dentro
de um mesmo Sistema Autnomo e chamado de Interior BGP.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 84
Distribuindo informaes de atingibilidade
Usando sesso eBGP entre 3a e 1c, AS3 envia informao de
atingibilidade do prefixo a AS3.
1c pode ento usar iBGP para distribuir nova informao de prefixo
a todos os roteadores em AS1
1b pode ento reanunciar nova informao de atingibilidade para
AS2 por sesso eBGP 1b-para-2a
quando roteador descobre novo prefixo, ele cria entrada para prefixo
em sua tabela de repasse.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 85
3b
1d
3a
1c 2a
AS3
AS1
AS2 1a
2c
2b
1b
3c sesso eBGP
sesso iBGP
Atributos de caminho &
rotas BGP Prefixo anunciado inclui atributos BGP.
prefixo + atributos = rota
Dois atributos importantes:
AS-PATH
Contm ASs atravs dos quais o anncio do prefixo passou, por
exemplo, AS 67, AS 17
NEXT-HOP
Indica roteador especfico do AS interno para o AS do prximo salto
(podem ser mltiplos enlaces para AS atual at AS do prximo salto)
quando o roteador de borda recebe anncio de rota, usa
poltica de importao para aceitar/declinar.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 86
Seleo de rota BGP
Roteador pode aprender sobre mais de 1 rota para algum
prefixo.
Roteador deve selecionar rota
Regras de eliminao:
1. Atributo do valor de preferncia local: deciso poltica
2. AS-PATH mais curto
3. Roteador NEXT-HOP mais prximo: roteamento batata quente
4. Critrios adicionais
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 87
Mensagens BGP
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 88
Mensagens BGP
Mensagens BGP trocadas usando TCP.
Mensagens BGP:
OPEN
abre conexo TCP com par e autentica remetente
UPDATE:
anuncia novo caminho (ou retira antigo)
KEEPALIVE
mantm conexo viva na ausncia de UPDATES
tambm envia ACK para solicitao OPEN
NOTIFICATION:
informa erros na mensagem anterior
tambm usada para fechar conexo
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 89
Poltica de roteamento BGP
EXEMPLO de uma Poltica de roteamento BGP:
A, B, C so redes do provedor.
X, W, Y so clientes (de redes do provedor)
X dual-homed: conectada a duas redes.
X no quer rotear a partir de B por meio de X para C.
...logo, X no anunciar a B uma rota para C.
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 90
A
B
C
W X
Y
legenda:
rede do cliente
rede do provedor
Poltica de roteamento BGP
EXEMPLO de uma Poltica de roteamento BGP:
A anuncia caminho AW para B.
B anuncia caminho BAW para X.
B deve anunciar caminho BAW para C???
NO!!! B no recebe retorno para roteamento CBAW; nem W
nem C so clientes de B.
B quer forar C a rotear para W por meio de A.
B quer rotear apenas para/de seus clientes!
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 91
A
B
C
W X
Y
legenda:
rede do cliente
rede do provedor
Por que roteamento intra
e inter-AS diferente? Poltica:
inter-AS: administrador deseja controle sobre como seu trfego
roteado, quem roteia atravs de sua rede
intra-AS: nico administrador, de modo que nenhuma deciso
poltica necessria
Escala:
roteamento hierrquico salva tamanho de tabela, trfego de
atualizao reduzido
Desempenho:
intra-AS: pode focalizar no desempenho
inter-AS: poltica pode dominar sobre desempenho
IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 92