aula 11 - redes de computadores

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CCT0008 – REDES DE COMPUTADORES
Aula 11: Roteamento: Algoritmo e Protocolos
AULA 11: Roteamento: Algoritmo e Protocolos
Redes de Computadores
Objetivos
O aluno deverá ser capaz de:
 Explicar o conceito de tabelas de rotas;
 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
Redes de Computadores
• Mensagens > aplicação
• Segmentos > transporte
- Portas
• Pacote > Camada de Rede
- IP 
• Quadro > Enlace
- MAC
Dois níveis de endereçamento permitem a comunicação em redes heterogêneas. 
MAC – Apenas no domínio de Broadcast (mesmo enlace) – Endereço físico
IP - Qualquer rede – Endereço Lógico
Roteamento
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Pacotes são referenciados por 
ENDEREÇOS IP
Quadros são referenciados por
ENDEREÇOS MAC
Roteamento
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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. 
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Roteamento
• Pacote – conteúdo íntegro fim a fim
• Quadro – alterado a cada segmento
• Percurso do Pacote > Encapsulamento em diversos quadros diferentes
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Roteamento
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Roteamento
• Através dos percurso o pacote passa por alguns roteadores e cada um realiza a comutação entre os canais baseado no endereço de rede destino definido no cabeçalho.
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Funcionamento do roteador 
Fases recebimento
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Funcionamento do roteador
Fases desmontagem do quadro de entrada
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Funcionamento do roteador 
Fases comparação da tabela com endereço do pacote
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Funcionamento do roteador 
Fases Decisão da porta de saída - repasse
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Funcionamento do roteador 
Fases novo enlace na porta selecionada
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Roteamento 
Como decidir o caminho?
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Roteamento 
Como decidir o caminho?
• O endereço de destino do pacote determina a porta de saída.
• Múltiplos caminhos podem levar ao destino final 
• Roteadores devem possuir dados para definir suas decisões.
Caminho mais longo
Logo ali
?
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Roteamento 
Como decidir o caminho?
Roteadores devem possuir tabelas associando suas portas com as redes de destino.
Eth0 – 10.0.0.0/24
Eth1 – 192.168.0.0/24
Ser0 – 200.20.0.0/16
Ser1 - *.*.*.*
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O que é um bom caminho?
• Bom caminho > “menor custo”. 
• De 172.20.0.0/23 (X)  para 172.30.0.0/23 (Y)
- Muitos caminhos entre as duas redes 
- Cada caminho tem um custo. 
- Um dos caminhos é o de menor custo. 
Custos 
• tamanho físico do enlace 
• a taxa de transmissão 
congestionamento
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Tabelas de roteamento
Estática
Dinâmica
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Algoritmos de roteamento
• Classificações (Kurose):
- Algoritmo de roteamento global ou descentralizado;
- Algoritmo de roteamento estáticos ou dinâmico;
- Algoritmo de roteamento sensível à carga ou insensível á carga;
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Roteamento estático
• As rotas mudam lentamente. 
• Configuração manual das rotas com tabelas definidas manualmente pelo administrador da rede.
• Abrangência apenas dentro da rede de uma organização (mesma gerência)
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Algoritmo de roteamento dinâmico
• Alteram as tabelas de roteamento conforme mudam as cargas, o tráfego ou a topologia de rede. 
• Mudanças são reação direta à mudança de topologia de rede ou de custos dos enlaces. 
• Suscetíveis a problemas como loops de roteamento e oscilação de rotas. 
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Algoritmos de roteamento dinâmicos 
Algoritmo Global ou centralizado
• Global 
- Cálculo do caminho de menor custo baseados no conhecimento completo e global sobre a rede. 
- Exige obter informações antes de realmente realizar o cálculo. 
• Algoritmos denominados de estado de enlace 
(link-state – LS) 
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Algoritmos de roteamento dinâmicos 
Algoritmo descentralizado
• Descentralizado
- Cálculo do caminho de menor custo é interativo e distribuído. 
- Nenhum nó tem informação completa 
- Cada nó sabe apenas os custos dos enlaces diretamente ligados a ele.
- A informação é passada aos vizinhos 
• Um exemplo é o algoritmo de vetor de distâncias 
(distance-vector algorithm – DV) 
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Algoritmos de roteamento dinâmicos 
Algoritmos sensíveis à carga
• 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. 
• Insensíveis à carga
- Não levam em consideração o custo
- O custo de um enlace não reflete explicitamente seu nível de congestionamento corrente. 
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Protocolos de roteamento
• Troca de informações entre roteadores
• Montagem dinâmica das tabelas de rotas 
• Novos caminhos, caminhos obstruídos ou congestionamentos geram novas tabelas e informações a outros roteadores.
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Roteamento na Internet
• Internet - conjunto heterogêneo de roteadores com o mesmo algoritmo de roteamento. 
• Várias redes interconectadas com diferentes algoritmos internos. 
• Para reduzir a complexidade da gestão e de autonomia das redes, os roteadores foram agrupados formando um sistema autônomos (AS).
• Cada AS é um grupo de roteadores sob o mesmo controle administrativo, operado pelo mesmo ISP ou numa mesma rede corporativa. 
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Roteamento na Internet
• Sistema Autônomo (AS) 
- Dentro do AS o algoritmo é denominado protocolo de roteamento intra-AS 
A conexão de vários AS é feita por um algoritmo comum a todos. 
• Este roteadores são denominados de roteadores de borda (gateway routers). 
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Roteamento na Internet
• Entre vários AS é necessário obter informações sobre as condições dos AS vizinhos e propagar as informações entre os roteadores internos ao AS. 
• O protocolo de roteamento inter-AS propaga as informações.
• Para que dois ou mais AS troquem informações é necessário executem o mesmo protocolo de roteamento Inter-AS. 
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Protocolos de roteamento intra-AS
• Um protocolo de roteamento intra-AS é usado para determinar como é executado o roteamento dentro do sistema
Autônomo (AS).
• Os protocolos de roteamento intra-AS são chamados protocolos de roteadores internos (IGP)
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Protocolos de roteamento intra-AS
 RIP (Routing Information Protocol)
• Protocolo de roteamento dinâmico de vetor de distância. 
• Geralmente utilizado em redes menores
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Protocolos de roteamento intra-AS
 OSPF (Open shortest path first)
• Protocolo de roteamento dinâmico de estado de enlace. 
• Geralmente é utilizado na internet. 
• Mais eficiente que o RIP.
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Protocolos de roteamento intra-AS
IS - IS (Intermediate System to Intermediate System)
• Protocolo de roteamento dinâmico de estado de enlace.
• Geralmente é utilizado em redes de grande porte
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Protocolos de roteamento intra-AS
 EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) 
• Protocolo de roteamento dinâmico de estado de enlace.
• Desenvolvido pela Cisco
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Protocolo de roteamento Inter-AS
• O BGP é um protocolo de vetor à distância 
- Serve para troca de informações de roteamento entre sistemas autônomos. 
• Responsável por 
- Determinação dos caminhos entre origem e destino que abrangem vários ASs. 
- O protocolo utilizado na Internet é o BGP (Border Gateway Protocol). 
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Gateway
• Gateway:
- Define para onde o host deve enviar os pacotes destinados a outra rede
- O gateway é o endereço da porta do roteador conectada à sua LAN.
• Ao configurar os hosts de uma rede é necessário definir:
- Endereço IP
- Máscara de sub-rede
- Gateway
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Gateway
• O endereço do gateway definido no host orienta o protocolo arp para preencher o campo MAC de destino do quadro que encapsula o pacote.
• Para pacotes direcionados a outras redes o arp utiliza o MAC do gateway nos quadros.
• 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 a diferentes redes
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NAT – Network address translator
• Rede Interna
- endereços privados (10.*, 172.16. até 172.31 e 192.168.* 
- pacotes não são admitidos na internet.
• Os endereços de origem dos pacotes devem ser substituídos por endereços válidos.
• O NAT, habilitado no roteador, substitui o endereço de todos os pacotes de saída pelo seu próprio endereço válido da porta de saída.
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Protocolo roteável e não roteável
• Protocolos não roteável 
- pilhas de protocolos que não dão suporte ao roteamento por não possuir endereços na camada de rede. 
- Exemplo: NetBEUI (comunicação apenas dentro de um domínio de broadcast).
• TCP/IP e IPX/SPX, por exemplo, podem ser roteados por possuírem suporte a endereçamento na camada de rede.
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E
Aplicação
Transporte
Rede
Física
Modelo TCP/IP
Mensagem
Mensagem
Cabeçalho de transporte
Camadas
Cabeçalho de transporte
Encapsulamento
Segmento
Pacote
Quadro
Mensagem
Cabeçalho 
de 
rede
Cabeçalho 
de 
enlace
Cabeçalho 
de 
rede
Cabeçalho de transporte
Mensagem
E
Aplicação
Transporte
Rede
Física
Modelo TCP/IP
Mensagem
Mensagem
Cabeçalho de transporte
Camadas
Cabeçalho de transporte
Encapsulamento
Segmento
Pacote
Quadro
Mensagem
Cabeçalho 
de 
rede
Cabeçalho 
de 
enlace
Cabeçalho 
de 
rede
Cabeçalho de transporte
Mensagem