13 Protocolos de roteamento dinâmico RIP

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24/1/2014 Julio Battisti
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Tutorial de TCP/IP – Parte 14 – Protocolos de
Roteamento Dinâmico - RIP
Introdução:
Esta é a décima quarta parte do Tutorial de TCP/IP. Na Parte 1 tratei dos aspectos
básicos do protocolo TCP/IP. Na Parte 2falei sobre cálculos binários, um importante
tópico para entender sobre redes, máscara de sub-rede e roteamento. Na Parte 3 falei
sobre Classes de endereços, na Parte 4 fiz uma introdução ao roteamento e na Parte
5apresentei mais alguns exemplos e análises de como funciona o roteamento e
na Parte 6 falei sobre a Tabela de Roteamento. Na Parte 7 tratei sobre a divisão de uma
rede em sub-redes, conceito conhecido como subnetting. NaParte 8 fiz uma
apresentação de um dos serviços mais utilizados pelo TCP/IP, que é o Domain Name
System: DNS. O DNS é o serviço de resolução de nomes usado em todas as redes
TCP/IP, inclusive pela Internet que, sem dúvidas, é a maior rede TCP/IP existente.
Na Parte 9 fiz uma introdução ao serviço Dynamic Host Configuration Protocol – DHCP.
Na Parte 10 fiz uma introdução ao serviço Windows Internet Name Services – WINS.
Na Parte 11 falei sobre os protocolos TCP, UDP e sobre portas de comunicação. Parte
12, mostrei como são efetuadas as configurações de portas em diversos aplicativos
que você utiliza e os comandos do Windows 2000/XP/2003 utilizados para exibir
informações sobre portas de comunicação. Na Parte 13 você aprendeu sobre a
instalação e configuração do protocolo TCP/IP no Windows 2000 Professional ou
Server. Apresentei, em detalhes, a configuração do protocolo TCP/IP no Windows
2000. Mostrei como fazer as configurações do protocolo TCP/IP, desde as
configurações básicas de número IP e máscara de sub-rede (em computadores que
usarão IP fixo, ao invés de obter as configurações a partir de um servidor DHCP), até
configurações mais avançadas, tais como definir filtros para o protocolo TCP/IP.
Nas Partes 4, 5 e 6 falei sobre Roteamento e sobre como todo o processo de
roteamento é baseado em Tabelas de Roteamento, existentes em cada roteador da
rede. As tabelas de roteamento podem ser criadas e atualizadas manualmente, onde o
administrador de cada roteador executa comandos para criar cada uma das rotas
necessárias. Essa abordagem só é possível para redes extremamente pequenas, com
um número de rotas pequeno e quando as rotas não mudam muito freqüentemente.
Para redes maiores, a única abordagem possível é o uso dos chamados protocolos de
Roteamento dinâmico. Estes protocolos, uma vez instalados e configurados nos
roteadores, permitem que os roteadores troquem informações entre si, periodicamente
e que montem as tabelas de roteamento, dinamicamente, com base nestas
informações. Esta abordagem é bem mais indicada para grandes redes, pois os próprios
protocolos de roteamento dinâmicos, se encarregam de manter as tabelas de
roteamento sempre atualizadas, alterando rotas quando necessário e excluindo rotas
que apresentam problemas, tais como rotas onde o link de comunicação está fora do
ar. Nesta parte do tutorial de TCP/IP, iniciarei a apresentação dos protocolos de
roteamento dinâmico, sendo que iremos concentrar nossos estudos, nos dois principais
protocolos:
RIP – Routing Internet Protocol
OSPF – Open Shorted Path First
Vou apresentar os conceitos básicos de cada protocolo, para que o amigo leitor possa
ter uma boa idéia de como é o funcionamento de cada um destes protocolos.
RIP – Routing Internet Protocol
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Existem diferentes maneiras para criar as tabelas de roteamento. A primeira maneira é
criar as tabelas manualmente. O administrador utiliza comandos (como o comando
route add no Windows 2000 Server) para adicionar cada rota manualmente, em cada
roteador da rede. Este método somente é indicado para pequenas redes, onde existe
um pequeno número de roteadores, com poucas rotas e rotas que não são alteradas
freqüentemente.
Para redes maiores, com muitas rotas e muitos roteadores, este método é
simplesmente impraticável. A simples adição de uma nova rota, exigiria a alteração das
tabelas de roteamento em todos os roteadores da rede.
Outro problema com a criação manual das tabelas de roteamento, é que não existe a
detecção automática de perda de rotas quando um roteador fica indisponível ou quando
um link para uma determinada rota, está com problemas. Nestas situações, os demais
roteadores da rede continuarão a encaminhar pacotes para o roteador com problemas
ou através do link que está fora do ar, porque a tabela de roteamento está configurada
para enviar pacotes para a referida rota, quer ela esteja disponível ou não. Nesta caso
uma simples indisponibilidade de um roteador exigiria uma reconfiguração manual em
todas as tabelas de roteamento, de todos os roteadores da rede. Quando o roteador
voltar a estar disponível, uma nova reconfiguração das tabelas de roteamento teria que
ser feita.Com estes exemplos é possível ver que a configuração manual das tabelas de
roteamento é um método que somente se aplica a pequenas redes, com um número
reduzido de roteadores e de rotas.
Outra maneira de criar as tabelas de roteamento é dinamicamente. Com este método,
os roteadores trocam informações entre si, periodicamente e atualizam suas tabelas de
roteamento, com base nestas informações trocadas entre os roteadores. O método
dinâmico exige bem menos manutenção (intervenção manual dos administradores da
rede) e pode ser utilizado em grandes redes, como por exemplo a Internet. A
atualização dinâmica das tabelas de roteamento é possível graças a utilização de
protocolos de roteamento dinâmicos. Os protocolos mais conhecidos, para a criação
automática de tabelas de roteamento são os seguintes:
Routing Information Protocol (RIP)
Open Shortest Path First (OSPF)
Nota: Se você encontrar estes protocolos traduzidos, em algum livro ou revista, no
mínimo, faça um “biquinho” para quem traduziu. Eu já vi uma maravilha de tradução
para OSPF: Abrindo primeiro o caminho mais curto. Deus nos ajude. Tudo a ver com
roteamento.
Com o uso dos protocolos de roteamento dinâmico, os roteadores trocam
informações entre si, periodicamente e “aprendem” sobre a rede e sobre as
rotas disponíveis.
Ou seja, os roteadores vão “descobrindo” as rotas existentes e gravando estas rotas
em suas tabelas de roteamento. Se um roteador ficar off-line, em pouco tempo os
demais roteadores “saberão” que este roteador está off-line e atualizarão,
automaticamente, suas tabelas de roteamento. Com isso cada roteador aprende novos
caminhos, já considerando a indisponibilidade do roteador com problemas, e repassam
estas informações para os demais roteadores. Esta possibilidade não existe quando as
tabelas são criadas manualmente, conforme descrito anteriormente.
Evidentemente que para redes maiores, a única alternativa viável é o uso de um dos
protocolos de roteamento dinâmico, ou até mesmo uma combinação de ambos,
conforme descreverei mais adiante.
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Como funcionam os protocolos de roteamento dinâmico
O protocolo RIP é baseado em uma algoritmo conhecido como distance-vector
(distância vetorial). Este algoritmo é baseado na distância entre dois roteadores, sendo
que esta “distância” é medida em termos do número de roteadores existentes no
caminho entre os dois roteadores – também conhecido como hopes. Já o protocolo
OSPF utiliza um algoritmo baseado em propagação de rotas entre roteadores
denominados como adjacentes (veja o conceito de formação de adjacências na Parte
15), conforme descreverei mais adiante. As principais diferenças entre os protocolos
RIP e OSPF são referentes as seguintes características:
Quais informações sobre rotas são compartilhadas entre os roteadores.Quando um roteador
apresenta problemas, a rede deve ser capaz de reconfigurar-se, para definir novas rotas, já
baseadas na nova topologia da rede, sem o roteador com problemas. O tempo que a rede leva
para reconfigurar-se é conhecido como convergência. Um dos principais problemas do protocolo
RIP é o alto tempo de convergência em relação ao OSPF, que tem um tempo de convergência
bem menor.
Como as informações sobre rotas e sobre a topologia da rede são compartilhadas entre os
roteadores: Este aspecto também influencia o tempo de convergência da rede e apresenta
diferenças significativas no RIP e no OSPF.
A seguir apresento mais detalhes sobre o protocolo RIP. O protocolo OSPF será
abordado na Parte 15
RIP - Routing Information Protocol
Neste tópico você entenderá como funciona o RIP, como as informações são trocadas
entre os roteadores que usam RIP, quais as diferenças entre RIP versão 1 (RIP v1) e
RIP versão 2 (RIP v2) e como configurar o RIP no RRAS.
Uma introdução ao RIP
O protocolo RIP é baseado em uma troca de mensagens entre os roteadores que
utilizam o protocolo RIP. Cada mensagem do RIP contém uma série de informações
sobre as rotas que o roteador conhece (com base na sua tabela de roteamento atual)
e a distância do roteador para cada uma das rotas. O roteador que recebe as
mensagens, com base na sua distância para o roteador que enviou a mensagem,
calcula a distância para as demais redes e grava estas informações em sua tabela de
roteamento. É importante salientar que distância significa hope, ou melhor, o número
de roteadores existentes em um determinado caminho, em uma determinada rota.
As informações entre roteadores são trocadas quando o roteador é inicializado, quando
o roteador recebe atualizações em sua tabela de roteamento e também em intervalos
regulares. Aqui a primeira desvantagem do RIP. Mesmo que não exista nenhuma
alteração nas rotas da rede, os roteadores baseados em RIP, continuarão a trocar
mensagens de atualização em intervalos regulares, por padrão a cada 30 segundos.
Dentre outros, este é um dos motivos pelos quais o RIP não é indicado para redes
maiores, pois nestas situações o volume de tráfego gerado pelo RIP, poderia consumir
boa parte da banda disponível. O RIP é projetado para intercambiar informações de
roteamento em uma rede de tamanho pequeno para médio. Além disso, cada
mensagem do protocolo RIP comporta, no máximo, informações sobre 25 rotas
diferentes, o que para grandes redes, faria com que fosse necessária a troca de várias
mensagens, entre dois roteadores, para atualizar suas respectivas tabelas, com um
grande número de rotas. Ao receber atualizações, o roteador atualiza a sua tabela de
roteamento e envia estas atualizações para todos os roteadores diretamente
conectados, ou seja, a um hope de distância.
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A maior vantagem do RIP é que ele é extremamente simples para configurar e
implementar em uma rede. Sua maior desvantagem é a incapacidade de ser ampliado
para interconexões de redes de tamanho grande a muito grande.
A contagem máxima de hopes usada pelos roteadores RIP é 15. As redes que estejam
a 16 hopes ou mais de distância, serão consideradas inacessíveis. À medida que as
redes crescem em tamanho, os anúncios periódicos de cada roteador RIP podem
causar tráfego excessivo nos links de WAN.
Outra desvantagem do RIP é o seu longo tempo de convergência. Quando a topologia
de interconexão da rede é alterada (por queda em um link ou por falha em um
roteador, dentre outros motivos), podem ser necessários vários minutos para que os
roteadores RIP se reconfigurem, para refletir a nova topologia de interconexão da rede.
Embora a rede seja capaz de fazer a sua própria reconfiguração, podem ser formados
loops de roteamento que resultem em dados perdidos ou sem condições de entrega.
Inicialmente, a tabela de roteamento de cada roteador inclui apenas as redes que estão
fisicamente conectadas. Um roteador RIP envia periodicamente anúncios contendo suas
entradas de tabela de roteamento para informar aos outros roteadores RIP locais, quais
as redes que ele pode acessar.
Os roteadores RIP também podem comunicar informações de roteamento através de
disparo de atualizações. Os disparos de atualizações ocorrem quando a topologia da
rede é alterada e informações de roteamento atualizadas são enviadas de forma a
refletir essas alterações. Com os disparos de atualizações, a atualização é enviada
imediatamente em vez de aguardar o próximo anúncio periódico. Por exemplo, quando
um roteador detecta uma falha em um link ou roteador, ele atualiza sua própria tabela
de roteamento e envia rotas atualizadas imediatamente. Cada roteador que recebe as
atualizações por disparo, modifica sua própria tabela de roteamento e propaga a
alteração imediatamente.
Conforme já salientado anteriormente, uma das principais desvantagens do algoritmo
distance-vector do RIP é o alto tempo de convergência. Ou seja, quando um link ou um
roteador fica indisponível, demora alguns minutos até que as atualizações de rotas
sejam passadas para todos os roteadores. Durante este período pode acontecer de
roteadores enviarem pacotes para rotas que não estejam disponíveis. Este é um dos
principais motivos pelos quais o RIP não pode ser utilizado em redes de grande porte.
O problema do Count-to-infinity:
Outro problema do protocolo RIP é a situação descrita como count-to-infinity (contar
até o infinito). Para entender este problema vamos imaginar dois roteadores
conectados através de um link de WAN. Vamos chamá-los de roteador A e B,
conectando as redes 1, 2 e 3, conforme diagrama da Figura a seguir:
Figura 8.1 O problema count-to-infinity.
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Agora imagine que o link entre o roteador A e a Rede 1 apresente problemas. Com isso
o roteador A sabe que não é possível alcançar a Rede 1 (devido a falha no link). Porém
o Roteador B continua anunciando para o restante da rede, que ele encontra-se a dois
hopes da rede A (isso porque o Roteador B ainda não teve sua tabela de roteamento
atualizada com a informação de que o link para a Rede 1 está indisponível). O Roteador
B manda este anúncio, inclusive para o roteador A.
O roteador A recebe esta atualização e considera que ele (o Roteador A) está agora a
3 hopes da Rede 1 (um hope de distância até o Roteador B + dois hopes de distância
do roteador B até a rede 1. Ele não sabe que o caminho do Roteador B para a rede 1,
passa por ele mesmo, ou seja, pelo Roteador A). Com isso volta a informação para o
Roteador B dizendo que o Roteador A está a 3 hopes de distância. O Roteador B
atualiza a sua tabela, considerando agora que ele está a 4 hopes da Rede 1 (um hope
até o roteador A + 3 hopes que o roteador A está da rede 1, segundo o último
anúncio). E este processo continua até que o limite de 16 hopes seja atingido. Observe
que mesmo com um link com problema, o protocolo RIP não convergiu e continuou
anunciando rotas incorretamente, até atingir uma contagem de 16 hopes (que em
termos do RIP significa o infinito, inalcançável).
O problema do count-to-infinity é um dos mais graves com o uso do RIP Versão 1,
conhecido apenas como RIP v1. O Windows 200 Server e o Windows Server 2003 dão
suporte também ao RIP v2, o qual apresenta algumas modificações no protocolo, as
quais evitam, ou pelo menos minimizam problemas como o loops de roteamento e
count-to-infinity:
Split horizon (horizonte dividido): Com esta técnica o roteador registra a interface através da
qual recebeu informações sobre uma rota e não difunde informações sobre esta rota, através
desta mesma interface. No nosso exemplo, o Roteador B receberia informações sobre a rota para
a rede 1, a partir do Roteador B, logo o Roteador A não iria enviar informações sobre Rotas para
a rede 1,de volta para o Roteador B. Com isso já seria evitado o problema do count-to-infinity.
Em outras palavras, esta característica pode ser resumida assim: Eu aprendi sobre uma rota
para a rede X através de você, logo você não pode aprender sobre uma rota para a rede X,
através de minhas informações.
Split horizon with poison reverse (Inversão danificada): Nesta técnica, quando um roteador
aprende o caminho para uma determinada rede, ele anuncia o seu caminho, de volta para esta
rede, com um hope de 16. No exemplo da Figura anterior, o Roteador B, recebe a informação do
Roteador A, que a rede 1 está a 1 hope de distância. O Roteador B anuncia para o roteador A,
que a rede 1 está a 16 hope de distância. Com isso, jamais o Roteador A vai tentar achar um
caminha para a rede 1, através do Roteador B, o que faz sentido, já que o Roteador A está
diretamente conectado à rede 1.
Triggered updates (Atualizações instantâneas): Com esta técnica os roteadores podem
anunciar mudanças na métrica de uma rota imediatamente, sem esperar o próximo período de
anuncio. Neste caso, redes que se tornem indisponíveis, podem ser anunciadas imediatamente
com um hope de 16, ou seja, indisponível. Esta técnica é utilizada em combinação com a técnica
de inversão danificada, para tentar diminuir o tempo de convergência da rede, em situações
onde houve indisponibilidade de um roteador ou de um link. Esta técnica diminui o tempo
necessário para convergência da rede, porém gera mais tráfego na rede.
Um estudo comparativo entre RIP v1 e RIP v2
O protocolo RIP v1 apresenta diversos problemas, sendo que os principais são os
destacados a seguir:
O protocolo RIP v1 usa broadcast para fazer anúncios na rede: Com isto, todos os hosts da
rede receberão os pacotes RIP e não somente os hosts habilitados ao RIP. Uma contrapartida do
uso do Broadcast pelo protocolo RIP v1, é que isso torna possível o uso dos chamados hosts de
RIP Silencioso (Silent RIP). Um computador configurado para ser um Silent RIP, processa os
anúncios do protocolo RIP (ou seja, reconhece os pacotes enviados pelo RIP e é capaz de
processá-los), mas não anuncia suas próprias rotas. Esta funcionalidade pode ser habilitada em
um computador que não esteja configurado como roteador, para produzir uma tabela de
roteamento detalhada da rede, a partir das informações obtidas pelo processamento dos
pacotes do RIP. Com estas informações detalhadas, o computador configurado como Salient RIP
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pode tomar melhores decisões de roteamento, para os programas e serviços nele instalados. No
exemplo a seguir, mostro como habilitar uma estação de trabalho com o Windows 2000
Professional instalado, a tornar-se um Salient RIP.
Exemplo: Para configurar uma estação de trabalho com o Windows 2000 Professional
instalado, como Salient RIP, siga os passos indicados a seguir:
1. Faça o logon como Administrador.
2. Abra o Painel de controle: Iniciar -> Configurações -> Painel de controle.
3. Abra a opção Adicionar ou remover programas.
4. No painel da esquerda, clique em Adicionar ou remover componentes do Windows.
5. Clique na opção Serviços de rede para marcá-la (sem selecionar a caixa de seleção
ao lado desta opção, senão todos os serviços de rede serão instalados).
6. Clique no botão Detalhes...
7. Nas opções que são exibidas marque a opção RIP Listener.
8. Clique em OK. Você estará de volta a janela de componentes do Windows.
9. Clique em Avançar para concluir a instalação.
A máscara de sub-rede não é anunciada juntamente com as rotas: Isso porque o protocolo RIP
v1 foi projetado em 1988, para trabalhar com redes baseadas nas classes padrão A, B e C, ou
seja, pelo número IP da rota, deduzia-as a respectiva classe. Com o uso da Internet e o uso de
um número variável de bits para a máscara de sub-rede (número diferente do número de bits
padrão para cada classe, conforme descrito na Parte 7), esta fato tornou-se um problema sério
do protocolo RIP v1. Com isso, o protocolo RIP v1, utiliza a seguinte lógica, para inferir qual a
máscara de sub-rede associada com determinada rota:
1. Se a identificação de rede coincide com uma das classes padrão A, B ou C, é
assumida a máscara de sub-rede padrão da respectiva classe.
2. Se a identificação de rede não coincide com uma das classes padrão, duas situações
podem acontecer:
2.1 Se a identificação de rede coincide com a identificação de rede da interface na qual
o anúncio foi recebido, a máscara de sub-rede da interface na qual o anúncio foi
recebido, será assumida.
2.2 Se a identificação de rede não coincide com a identificação de rede da interface na
qual o anúncio foi recebido, o destino será considerado um host (e não uma rede) e a
máscara de sub-rede 255.255.255.255, será assumida.
Esta abordagem gera problemas graves. Por exemplo, quando for utilizado o recurso
de supernetting, para juntar várias redes classe C em uma única rede lógica, o RIP v1
irá interpretar como se fossem realmente várias redes lógicas e tentará montar uma
tabela de roteamento, como se as redes estivessem separadas fisicamente e ligadas
por links de WAN.
Sem proteção contra roteadores não autorizados: O protocolo RIP v1 não apresenta nenhum
mecanismo de autenticação e proteção, para evitar que roteadores não autorizados possam ser
inseridos na rede e passar a anunciar várias rotas falsas. Ou seja, qualquer usuário poderá
instalar um roteador com RIP v1 e adicionar várias rotas falsas, que o RIP v1 se encarregará de
repassar estas rotas para os demais roteadores da rede.
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O protocolo RIP v2, oferece diversas melhorias em relação ao RIP v1, dentre as
quais vamos destacar as seguintes:
Os anúncios do protocolo RIP v2 são baseados em tráfego multicast e não mais broadcast
como no caso do protocolo RIP v1: O protocolo RIP v2 utiliza o endereço de multicast 224.0.0.9.
Com isso os roteadores habilitados ao RIP atuam como se fossem (na verdade é) um grupo
multicast, registrado para “escutar” os anúncios do protocolo RIP v2. Outros hosts da rede, não
habilitados ao RIP v2, não serão “importunados” pelos pacotes do RIP v2. Por questões de
compatibilidade (em casos onde parte da rede ainda usa o RIP v1), é possível utilizar broadcast
com roteadores baseados em RIP v2. Mas esta solução somente deve ser adotada durante um
período de migração, assim que possível, todos os roteadores devem ser migrados para o RIP v2
e o anúncio via broadcast deve ser desabilitado.
Informações sobre a máscara de sub-rede são enviadas nos anúncios do protocolo RIP
v2: Com isso o RIP v2 pode ser utilizado, sem problemas, em redes que utilizam subnetting,
supernetting e assim por diante, uma vez que cada rede fica perfeitamente definida pelo número
da rede e pela respectiva máscara de sub-rede.
Segurança, autenticação e proteção contra a utilização de roteadores não autorizados: Com o
RIP v2 é possível implementar um mecanismo de autenticação, de tal maneira que os roteadores
somente aceitem os anúncios de roteadores autenticados, isto é, identificados. A autenticação
pode ser configurada através da definição de uma senha ou de mecanismos mais sofisticados
como o MD5 (Message Digest 5). Por exemplo, com a autenticação por senha, quando um
roteador envia um anúncio, ele envia juntamente a senha de autenticação. Outros roteadores da
rede, que recebem o anúncio, verificam se a senha está OK e somente depois da verificação,
alimentam suas tabelas de roteamento com as informações recebidas.
É importante salientar que tanto redes baseadas no RIP v1 quanto no RIP v2 são redes
chamadas planas (flat). Ou seja, não é possível formar uma hierarquia de roteamento,
baseada no protocolo RIP. Por isso que o RIP não é utilizado em grandes redes. A
tendência natural do RIP, é que todos os roteadoressejam alimentados com todas as
rotas possíveis (isto é um espaço plano, sem hierarquia de roteadores). Imagine como
seria utilizar o RIP em uma rede como a Internet, com milhões e milhões de rotas
possíveis, com links caindo e voltando a todo momento? Impossível. Por isso que o uso
do RIP (v1 ou v2) somente é indicado para pequenas redes.
Conclusão
Nas Partes 4, 5 e 6 falei sobre Roteamento e sobre como todo o processo de
roteamento é baseado em Tabelas de Roteamento, existentes em cada roteador da
rede. As tabelas de roteamento podem ser criadas manualmente, onde o administrador
de cada roteador executa comandos para criar cada uma das rotas necessárias. Essa
abordagem só é possível para redes extremamente pequenas, com um número de
rotas pequeno e quando as rotas não mudam muito freqüentemente. Para redes
maiores, a única abordagem possível é o uso dos chamados protocolos de Roteamento
dinâmico.
Estes protocolos, uma vez instalados e configurados nos roteadores, permitem que os
roteadores troquem informações entre si, periodicamente e que montem as tabelas de
roteamento, dinamicamente, com base nestas informações. Esta abordagem é bem
mais indicada para grandes redes, pois os próprios protocolos de roteamento
dinâmicos, se encarregam de manter as tabelas de roteamento sempre atualizadas,
alterando rotas quando necessário e excluindo rotas que apresentam problemas, tais
como rotas onde o link de comunicação está fora do ar. Nesta parte do tutorial de
TCP/IP, iniciei a apresentação dos protocolos de roteamento dinâmico, sendo que nesta
e nas próximas partes do tutorial, iremos concentrar nossos estudos, nos dois
principais protocolos:
RIP – Routing Internet Protocol
OSPF – Open Shorted Path First
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