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Protocolos de Redes

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Fazer uma pesquisa profunda sobre os seguintes protocolos: - RIP - OSPF - BGP São 3 protocolos importantes e utilizados no roteamento de dados na borda e núcleo da internet. Neste sentido faça uma pesquisa individual e bem detalhada sobre as funcionalidades destes 3 protocolos.
Routing Information Protocol - RIP 
O protocolo RIP (Routing Information Protocol) utiliza o algoritmo vetor-distância. Este algoritmo é responsável pela construção de uma tabela que informa as rotas possíveis dentro do AS. Os pacotes RIP podem transportar requisições ou respostas, dependendo do conteúdo do campo operação. 
Se o pacote RIP é uma requisição de informações (campo operação = 1), somente o campo número da rede (interno ao campo "Entrada na rede") possui significado. Entretanto, os campos número de saltos e número de sinais devem ser incluídos para cada entrada na rede do pacote. Os valores atribuídos numa requisição para os campos de número de saltos e sinais são irrelevantes.
As requisições RIP podem ser classificadas como genéricas ou específicas. Uma requisição é dita genérica quando um dos campos número da rede das entradas de rede possui um valor igual a FFFFFFFFh (normalmente existe apenas uma entrada para requisição genérica). As requisições genéricas são broadcasts realizados pelos roteadores para obter informações a respeito de todos os segmentos existentes numa rede.
As requisições específicas são enviadas para obter informações a respeito de segmentos específicos. No caso de uma requisição específica, uma ou mais entradas (no máximo 50) são preenchidas com um único número identificando o segmento da rede sobre o qual espera-se as informações.
Os pacotes RIP de respostas (campo operação = 2) podem ser de dois tipos:
Uma resposta para uma requisição genérica ou específica oriunda de um roteador ou de uma workstation.
Um broadcast informativo realizado por um roteador. Estes broadcasts informativos ocorrem quando um roteador é inicializado, desativado ou quando um roteador detecta alguma alteração na configuração da rede. Os roteadores realizam periodicamente um broadcast de pacotes RIP informativos contendo todas informações de roteamento conhecidas pelo roteador.
Roteamento
Com o objetivo de enviar os pacotes pela melhor rota possível, os roteadores Netware mantém uma Tabela de Informações de Roteamento que armazena informações a respeito de todos os segmentos da rede. Cada entrada na tabela possui informações de roteamento para um segmento específico. 
A seguir são descritos os principais campos de uma Tabela de Informações de Roteamento:
 	Número da rede: Contém o número da rede para os segmentos que o roteador sabe que existem. Quando recebe um pacote IPX, o roteador procura neste campo um valor que seja igual ao número da rede destino constante no cabeçalho. Encontrando a rede destino na tabela, o roteador possui nos demais campos da entrada as informações necessárias para realizar o roteamento.
 	Saltos até a rede: Indica o número de roteadores que serão passados até que o pacote alcance o segmento de rede descrito nesta entrada.
 	Sinais até a rede: Armazena uma estimativa do tempo necessário para o pacote alcançar o segmento de rede descrito nesta entrada.
 	Cartão de interface de rede: Indica qual o cartão do roteador pode ser utilizado para alcançar o segmento de rede descrito nesta entrada.
Num ambiente Netware um roteador segue um conjunto de critérios para determinar a melhor rota para propagação de um pacote. Os critérios utilizados são os seguintes:
1) Selecionar a rota que requer o menor número de sinais
2) Se existem múltiplas rotas que possuem o mesmo número de sinais, selecionar a rota que possua o menor número de saltos
3) Se existem rotas com iguais números de sinais e saltos, o roteador está livre para escolher qualquer uma das rotas
Os roteadores Netware podem armazenar somente a melhor rota até um determinado segmento, todas as rotas até o segmento ou ainda um subconjunto destas rotas.
Numa rede de computadores, os roteadores estão constantemente trocando informações para manter suas Tabelas de Roteamento atualizadas, registrando desta forma, qualquer alteração na configuração da rede. Para realizar esta atualização, os roteadores transmitem uma série de broadcasts. Estes broadcasts podem ser realizados nas seguintes situações:
- Emissão de um broadcast inicial quando é realiza a conexão do roteador ao segmento de uma rede
- Requisição inicial para receber informações de roteamento de outros roteadores
- Broadcasts periódicos (60 segundos) da lista corrente contendo os números das redes ativas
- Broadcast de detecção de alguma troca na configuração da rede
- Broadcast final quando um roteador é desativado
Quando um roteador recebe um broadcast de um pacote RIP indicando uma troca na configuração da rede, deve atualizar sua Tabela de Informações de Roteamento e informar outros roteadores da alteração. Para difundir esta informação para o restante da rede, o roteador envia um broadcast imediatamente para todos os segmentos conectados exceto para o segmento de onde foi recebida a informação. Um procedimento semelhante deverá ser realizado se o roteador ficar ciente de alguma alteração na configuração da rede por outros meios que não seja um broadcast RIP.
Quando um roteador recebe uma requisição genérica (número da rede no pacote RIP igual a FFFFFFFFh), um pacote RIP contendo informações a respeito de todos os segmentos de rede conhecidos é enviado como resposta para o nodo solicitante. No entanto, se a requisição é específica para um ou mais segmentos de rede, o roteador deverá enviar uma resposta RIP contendo informações específicas do segmento questionado pelo nodo solicitante.
Open Shortest Path First - OSPF 
O OSPF é um protocolo especialmente projetado para o ambiente TCP/IP para ser usados internamente ao AS. Sua transmissão é baseada no Link State Routing Protocol e a busca pelo menor caminho é computada localmente, usando o algoritmo Shortest Path First - SPF. Algoritmo OSPF funciona de modo diferente do vetor-distância, ao invés de ter na tabela as melhores rotas, todos os nós possuímos 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) descobrimos sozinhos a melhor rota.
O OSPF possui uma série de proteções contra alguns perigos como erros de memória, falhas nos processos de flooding ou mesmo contra introdução voluntária de informação enganosa. São elas: 
· Os pacotes de descrição da tabela são enviados de forma segura; 
· Cada entrada é protegida por um contador de tempo e é removida da tabela se um pacote de atualização não chegar em um determinado tempo; 
· Todas as entradas são protegidas por verificação de soma; 
· As mensagens podem ser autenticadas; 
· O processo de flooding inclui notificação de reconhecimento salto por salto.
Há duas características principais no OSPF. A primeira, é um protocolo aberto, o que significa que suas especificações são de domínio público; suas especificações podem ser encontradas na RFC (Request For Comments) número 1247. A segunda, é um protocolo baseado no algoritmo SPF, também chamado de algoritmo de Dijkstra, nome de seu criador.
OSPF é um protocolo de roteamento do tipo link-state, que envia avisos sobre o estado da conexão (link-state advertisements, LSA) a todos os outros roteadores em uma mesma área hierárquica. Informações sobre interfaces ligadas, métrica usada e outras variáveis são incluídas nas LSAs.  Ao mesmo tempo em que o roteador OSPF acumula informações sobre o estado do link, ele usa o algoritmo SPF para calcular a menor rota para cada nó.
Por ser um protocolo do tipo link-state, o OSPF difere-se do RIP e do IGRP, que são protocolos de roteamento baseados em vetores de distância. Os roteadores que trabalham com algoritmos de vetor de distância, a cada atualização, enviam toda ou parte de suas tabelas de roteamento para seus vizinhos.
Roteamento
Ao contrário do RIP,o OSPF pode operar com hierarquias. A maior entidade dentro da hierarquia é o sistema autônomo (Autonomous System, AS), que é uma coleção de redes sob mesma administração e que têm uma estratégia de roteamento comum. OSPF é um protocolo de roteamento intra-AS (interior gateway), embora seja capaz de receber e enviar rotas para outros ASs.
Um AS pode ser divido em diversas áreas, que são grupos de redes adjacentes e host ligados. Roteadores com múltiplas interfaces podem participar em múltiplas áreas. Estes roteadores, chamados Roteadores de Borda de Área (Area Border Routers), mantêm uma base de dados topológica (referente à geometria) separada para cada área.
A base de dados topológica é basicamente uma forma geral de relação entre redes e roteadores. Esta base de dados contém uma coleção de LSAs recebidos de todos os roteadores de uma mesma área. Como os roteadores dentro de uma mesma área dividem as mesmas informações, eles têm bases de dados topológicas idênticas.
O termo domínio é algumas vezes usado para descrever uma parte da rede na qual todos os roteadores têm bases de dados topológicas idênticas. Este termo é frequentemente usado no lugar de AS, preservando o mesmo significado.
A topologia de uma área é invisível para entidades fora dela. Por manter separadas as topologias de área, o OSPF passa menos tráfego de roteamento do que se passaria se as ASs não fossem divididas.
O particionamento de área cria dois tipos de roteamento OSPF, dependo se a origem e o destino estão na mesma área ou em áreas diferentes. Roteamento intra-área é usado quando a origem e o destino estão na mesma área, e o roteamento inter-área é usado quando estão em áreas diferentes.
Um backbone (redes principais que conectam redes menores) OSPF é responsável por distribuir informações de roteamento entre áreas. Consiste de todos os roteadores de borda de área (Area Border Routers, ABR), redes que não estão totalmente contidas em uma área, e seus respectivos roteadores.
O backbone em si é uma área OSPF, já que todos os roteadores do backbone usam os mesmos procedimentos e algoritmos para manter a informação de roteamento de dentro do backbone, que qualquer roteador de área manteria. A topologia do backbone é transparente para todos os roteadores inter-área, assim como a topologia de cada área são para o backbone.
Áreas podem ser definidas de uma forma que o backbone não é contínuo. Neste caso, a conectividade (medida da capacidade dos computadores na rede trabalharem simultaneamente) do backbone deve ser restaurada por links virtuais. Links virtuais são configurados entre quaisquer roteadores do backbone que dividam um link para uma área que não seja do backbone, e funcione como se fossem links diretos.
Roteadores da borda do AS que rodem OSPF sabem sobre rotas exteriores através de protocolos externos (Exterior Gateway Protocols, EGPs), como o Exterior Gateway Protocol (EGP) ou o Border Gateway Protocol (BGP), ou através de informações de configuração.
Algoritmo SPF
O algoritmo de roteamento shortest path first (SPF, menor rota primeiro) é a base para as operações do OSPF. Quando um roteador SPF é ligado, ele carrega as estruturas de dados do protocolo de roteamento e espera por indicações de protocolos de camadas mais baixas de que suas interfaces estão funcionando.
Após o roteador garantir que suas interfaces estão funcionando, ele usa o protocolo OSPF “Hello” para reconhecer seus vizinhos, que são roteadores com interfaces para uma mesma rede. O roteador envia pacotes Hello para seus vizinhos e recebe o pacote Hello destes. Além de ajudar a reconhecer os vizinhos, o pacote Hello também permite ao roteador saber se todos os outros roteadores ainda estão em funcionamento (keepalive).
Em redes multi-acesso (redes que suportam mais de dois roteadores), o protocolo Hello elege um roteador designado (designated router), e um roteador designado substituto (backup). Além de outras tarefas, o roteador designado é responsável por gerar LSAs para toda a rede multi-acesso. Estes roteadores permitem uma redução no tráfego de rede e no tamanho da base de dados topológicos.
Quando umas bases de dados link-state de dois roteadores vizinhos são sincronizadas, os roteadores são ditos adjacentes. Em redes multi-acesso, o roteador designado determina que roteador devem se tornar adjacentes. Bases de dados topológicos devem ser sincronizadas entre pares de roteadores adjacentes. Os adjacentes controlam a distribuição dos pacotes do protocolo de roteamento, que são enviados e recebidos somente nos adjacentes.
Cada roteador envia periodicamente um LSA para fornecer informação as adjacências de um roteador ou para informar aos outros quando o estado de um roteador se altera. Comparando as adjacências estabelecidas com os link states, roteadores com falhas podem ser detectados rapidamente, e a topologia da rede pode ser alterada apropriadamente. Com a base topológica gerada por meio dos LSAs, cada roteador calcula uma árvore de menores rotas (shortest-path tree), com ele próprio como raiz (root). A árvore de menores rotas, por sua vez, torna-se a tabela de roteamento.
Protocolo de Roteamento de Borda – BGP
O Border Gateway Protocol é um sistema de roteamento entre sistemas autônomos (Autonomous Systems – AS). Sistemas Autônomos são grupos de redes que compartilham uma mesma administração e a mesma política de roteamento.
BGP é o protocolo usado para troca de informações sobre roteamento da internet e ele é usado por ISP’s (Internet Service Providers). A versão usada atualmente é o BGP-4.Comumente, as empresas e universidades usam em suas redes, protocolos de roteamentos internos IGP. Vários clientes compartilham o mesmo AS de um ISP, dessa forma, na borda do AS do  ISP é usado o BGP para trocar informações de rotas com a internet para seus clientes.
O BGP Pode ser usado de duas maneiras:
. EBGP – External BGP: Usado na troca de rotas entre Sistemas Autônomos;
. IBGP – Internal BGP: Usado dentro de um Sistema Autônomo.
A função primária de um sistema BGP é trocar informação de acesso à rede, inclusive informação sobre a lista das trajetórias dos ASs, com outros sistemas BGP. Esta informação pode ser usada para construir um gráfico da conectividade dos ASs a partir do qual laços de roteamento podem ser detectados e reforçadas as políticas de decisão com outros ASs.
Quando um roteador se conecta à rede pela primeira vez, os roteadores BGP trocam suas tabelas de rotas completas. De maneira similar, quando a tabela de rotas muda, roteadores enviam a parte da tabela que mudou. Roteadores BGP não enviam regularmente atualizações de roteamento planejadas e as atualizações de rotas informam somente a trajetória ótima para uma rede.
BGP usa uma única métrica para determinar a melhor trajetória para uma dada rede. Esta métrica consiste de número arbitrário que especifica o grau de preferência de um enlace em particular e é atribuído pelo administrador da rede. Este número pode ser baseado em qualquer critério: número de ASs que a trajetória cruza, estabilidade, velocidade, retardo ou custo. Os 4 tipos de mensagens BGP são:
1. Abertura (open message) – abre uma sessão de comunicação entre BGP pares (peers) e é a primeira mensagem enviada de cada lado depois que uma conexão de protocolo de transporte é estabelecida; essa mensagem é confirmada usando uma mensagem de keep-alive enviada pelo roteador par e tem que ser confirmada antes da atualizações, notificações e outras mensagens de keep-alive.
2. Atualização (update message) – é usada para informar atualizações de rotas para outros sistemas BGP, permitindo que os roteadores possam construir uma visão consistente da topologia da rede, usando o TCP para garantir uma entrega confiável; essas mensagens podem retirar rotas inviáveis (unfeasible routes) da tabela de roteamento e simultaneamente informar uma nova rota.
3. Notificação (notification message) – é enviada quando uma condição de erro é detectada; elas são usadas para encerrar uma sessão ativa e informar a quaisquerroteadores conectados do porque do encerramento da sessão.
4. Keep-alive – notifica aos roteadores BGP pares que um dispositivo está ativo.
Formatos do pacote
Cabeçalho – todos os tipos de mensagens usam o cabeçalho básico mais alguns campos adicionais, exceto a mensagem Keep-alive que usa somente o cabeçalho básico; seus campos são:
Marcador (Marker) – contém um valor de autenticação que o recebedor pode verificar.
Comprimento (Length) – indica o comprimento total da mensagem em bytes.
Tipo (Type) – especifica o tipo de mensagem.
Dados (Data) – opcional, contém informação das camadas superiores.
Abertura –fornece o critério de troca para que dois roteadores BGP estabeleçam uma relação par (peer relationship); seus campos são:
Versão (Version) – informa o número da versão do protocolo BGP.
Sistema Autônomo (Autonomous System - AS)– número do AS do enviador.
Hold-time – indica o número máximo de segundos que podem decorrer, sem receber uma mensagem, antes que o transmissor seja assumido como não funcional.
Identificador do BGP (BGP Identifier) – fornece um identificador BGP do transmissor (endereço IP) determinado na inicialização sendo idêntico para todas as interfaces locais e para todos os BGPs pares.
Comprimento dos parâmetros opcionais (Optional Parameters Length) – indica o comprimento do campo opcional de parâmetros (se existir).
Parâmetros opcionais (Optional Parameters) – contém uma lista dos parâmetros opcionais (se existir); atualmente somente um tipo está definido: informação de autenticação.
Atualização – ao receberem um pacote de mensagem de atualização, os roteadores estarão aptos a adicionar ou excluir entradas específicas de suas tabelas de roteamento; seus campos são:
Comprimento das Rotas Inviáveis (Unfeasible Routes Length) – indica o comprimento total do campo de retirada de rotas ou indica que o campo não está presente.
Retirada de Rotas (Withdrawn Routes) – contém a lista dos prefixos dos endereços IP para as rotas que estão sendo retiradas de serviço.
Comprimento total dos atributos de trajetória (Total Path Attribute Length) – indica o comprimento total do campo de atributos da trajetória ou que indica que o campo não está presente.
Atributos da Trajetória (Path Attributes) – descreve as características da trajetória informada. Informação de Acessibilidade da Camada de Rede (Network Layer Reachability Information) – contém a lista de prefixos dos endereços IP para as rotas informadas.
Notificação – este pacote é usado para indicar algum tipo de condição de erro para os pares do roteador de origem; seus campos são:
Código de Erro (Error Code) – indica o tipo de erro que ocorreu.
Sub-código de Erro (Error Subcode)– fornece informação mais específica sobre a natureza do erro informado.
Dados do Erro (Error Data) – contém os dados baseados no código de erro e campos de sub-código de erro; este campo é usado para diagnosticar a causa para a mensagem de notificação.
Formato do cabeçalho
Cada pacote BGP contém um cabeçalho cujo principal propósito é identificar a função do pacote em questão. As seguintes descrições resumem a função de cada campo do cabeçalho BGP.
Marcador (16 bytes) – Contém um valor de autenticação que o destinatário da mensagem poderá prever.
Comprimento (2 bytes) – Indica o comprimento total da mensagem em bytes.
Tipo (1 byte) – Especifica o tipo de mensagem desnecessária, como um dos seguintes:
Abrir;
Atualizar;
Notificação;
Keep Alive (Manter vivo)
Dados (tamanho variável) – Contém informações da camada superior nesse campo opcional.
A última versão do BGP, o BGP4, foi projetado para suportar os problemas causados pelo grande crescimento da Internet.

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