Conceitos básicos de Roteamento

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Capítulo 11
Roteamento
Módulo 2
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.1 - Determinação do caminho
A determinação do caminho, para o tráfego através de uma nuvem de rede, ocorre na camada de rede (camada 3). 
A função de determinação do caminho permite que um roteador avalie os caminhos disponíveis para um destino e estabeleça o tratamento preferido de um pacote. 
Os serviços de roteamento usam as informações da topologia de rede quando avaliam os caminhos de rede. 
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11.1.1 - Determinação do caminho
A camada de rede fornece um serviço de melhor esforço de entrega de pacotes fim a fim através das redes interconectadas. 
A camada de rede usa a tabela de roteamento IP para enviar pacotes da rede de origem à rede de destino. Depois que o roteador determina que caminho deve ser usado, ele encaminha o pacote. 
Um roteador pega um pacote que aceitou em uma interface e o encaminha para uma outra que pareça o melhor caminho para o destino do pacote
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1.1 - Determinação do caminho
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.1 - Determinação do caminho
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.2 - Como funciona o roteamento de pacotes
Para ser realmente prática, a rede deve representar com consistência os caminhos disponíveis entre os roteadores. Cada linha (interface) entre os roteadores tem um número que os roteadores usam como endereço de rede. 
Esses endereços devem transmitir informações que possam ser usadas pelo processo de roteamento para passar os pacotes de uma origem para um destino. 
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.2 - Como funciona o roteamento de pacotes
Usando esses endereços, a camada de rede pode fornecer uma conexão que interconecta redes independentes.
A consistência dos endereços da camada 3 através de toda a internetwork também melhora o uso da largura de banda, evitando broadcasts desnecessários. 
Os broadcasts causam uma sobrecarga de processo desnecessária e o desperdício da capacidade em qualquer dispositivo ou link que não precise receber os broadcasts. 
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.2 - Como funciona o roteamento de pacotes
Usando um endereçamento fim a fim consistente para representar o caminho das conexões de meios, a camada de rede pode localizar um caminho para o destino sem sobrecarregar desnecessariamente os dispositivos ou links na internetwork com broadcasts
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.2 - Como funciona o roteamento de pacotes
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11.1.2 - Como funciona o roteamento de pacotes
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1.3 - Endereçamento de host e rede
O roteador usa o endereço de rede para identificar a rede de destino (LAN) de um pacote em uma internetwork. Os números de rede identificam os segmentos conectados ao roteador. 
Para alguns protocolos da camada de rede, essa relação é estabelecida por um administrador de rede que atribui endereços de host de rede, de acordo com um plano de endereçamento de internetwork predeterminado. 
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.3 - Endereçamento de host e rede
Em outros protocolos da camada de rede, atribuir endereços de host é parcialmente ou completamente dinâmico. 
A maioria dos esquemas de endereçamento do protocolo de rede usa alguma forma de endereço de host ou nó. Na figura, os três hosts são mostrados compartilhando a rede número1
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11.1.3 - Endereçamento de host e rede
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1.3 - Endereçamento de host e rede
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1.4 - Seleção de caminhos e comutação de 	pacotes
Um roteador normalmente retransmite um pacote de um enlace de dados para outro, usando duas funções básicas:
Uma função de determinação de caminho 
Uma função de comutação. 
Os roteadores usam o endereçamento para essas funções básicas. Ele usa a parte de rede do endereço para fazer seleções de caminho para passar o pacote para o próximo roteador ao longo do caminho. 
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.4 - Seleção de caminhos e comutação de 	pacotes
A função de comutação permite que um roteador aceite um pacote em uma interface e o encaminhe através de uma segunda interface. 
A função de determinação de caminho permite que o roteador selecione a interface mais apropriada para encaminhar um pacote. A parte de nó do endereço é usada pelo roteador final (o roteador conectado à rede de destino) para enviar o pacote ao host correto. 
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.4 - Seleção de caminhos e comutação de 	pacotes
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.4 - Seleção de caminhos e comutação de 	pacotes
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11.1.5 - Protocolo roteado versus protocolo de 	roteamento
Por causa da similaridade dos dois termos, há uma freqüente confusão entre o protocolo roteado e o protocolo de roteamento.
O protocolo roteado é qualquer protocolo de rede que fornece informações suficientes no seu endereço de camada de rede para permitir que um pacote seja encaminhado de um host para o outro com base no esquema de endereçamento. 
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.5 - Protocolo roteado versus protocolo de 	roteamento
Os protocolos roteados definem os formatos dos campos dentro de um pacote. 
Os pacotes geralmente são transportados de sistema final a sistema final. O IP (Internet Protocol) é um exemplo de protocolo roteado.
Os protocolos de roteamento suportam um protocolo roteado fornecendo mecanismos para compartilhar informações de roteamento. 
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.5 - Protocolo roteado versus protocolo de 	roteamento
As mensagens do protocolo de roteamento se movem entre os roteadores. Um protocolo de roteamento permite que os roteadores se comuniquem com os outros roteadores para atualizar e manter tabelas. Exemplos de protocolos de roteamento TCP/IP são: 
RIP (Routing Information Protocol) 
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) 
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) 
OSPF (Open Shortest Path First)
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.5 - Protocolo roteado versus protocolo de 	roteamento
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11.1.6 - Operações do protocolo da camada de 	rede
Quando um aplicativo host precisa enviar um pacote para um destino em outra rede, o host endereça o quadro de enlace de dados para o roteador, usando o endereço de uma das interfaces do roteador. 
O processo de camada de rede do roteador examina o cabeçalho do pacote sendo recebido para determinar a rede de destino e depois faz referencia à tabela de roteamento que associa redes às interfaces de saída. 
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.6 - Operações do protocolo da camada de 	rede
O pacote é encapsulado novamente no quadro de enlace de dados apropriado para a interface selecionada e é enfileirado para envio ao próximo salto do caminho.
Esse processo ocorre toda vez que o pacote é enca-minhado através de outro roteador. No roteador que está conectado à rede do host de destino, o pacote é encapsulado no tipo de quadro de enlace de dados da LAN de destino e é entregue ao host de destino
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.6 - Operações do protocolo da camada de 	rede
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11.1.6 - Operações do protocolo da camada de 	rede
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1.7 - Roteamento multiprotocolo
Os roteadores podem suportar vários protocolos de roteamento independentes e manter tabelas de roteamento para vários protocolos roteados. Esse recurso permite que um roteador envie pacotes a partir de vários protocolos roteados através dos mesmos enlaces de dados
11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
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11.1 - Roteamento: Conceitos básicos
11.1.7 - Roteamento multiprotocolo
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.1 - Rotas estáticas versus rotas dinâmicas
O conhecimento da rota estática é administrado manualmente por um administrador de rede que a insere em uma configuração do roteador. 
O administrador deve atualizar manualmente essa entrada de rota estática sempre que uma atualização da alteração da topologia de internetwork for necessária.
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.1 - Rotas estáticas versus rotas dinâmicas
O conhecimento da rota dinâmica funciona de forma diferente. 
Depois que o administrador da rede inserir comandos de configuração para iniciar o roteamento dinâmico, o conhecimento da rota será automaticamente atualiza-do por um processo de roteamento sempre que novas informações forem recebidas da internetwork. 
As alterações feitas no conhecimento dinâmico são trocadas entre os roteadores como parte do processo de atualização
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11.2.1 - Rotas estáticas versus rotas dinâmicas
11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
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11.2.2 - Por que usar uma rota estática
O roteamento dinâmico tende a revelar tudo o que se sabe sobre uma rede. Por motivos de segurança, você pode querer ocultar partes de uma rede. 
O roteamento estático tem várias aplicações úteis. Ele permite que você especifique as informações que deseja revelar sobre redes restritas. 
Quando a rede estiver acessível apenas por um cami-nho, uma rota estática para a rede pode ser suficiente. Esse tipo de rede é chamado de rede stub. Configurar o roteamento estático para uma rede stub evita a sobrecarga de roteamento dinâmico
11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.2 - Por que usar uma rota estática
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.3 - Como uma rota padrão é usada
Uma entrada na tabela de roteamento que direciona pacotes para o próximo salto quando esse salto não está listado explicitamente na tabela de roteamento, significa definir um roteador padrão Você pode definir rotas padrão como parte da configuração estática.
No exemplo que segue, os roteadores da empresa X têm conhecimento específico da topologia de rede da empresa X, mas não de outras redes.
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.3 - Como uma rota padrão é usada
Manter conhecimento de todas as outras redes acessíveis pela nuvem da Internet é desnecessário e sem sentido, se não impossível. 
Em vez de manter conhecimento específico da rede, cada roteador na empresa X, no exemplo, é informado sobre a rota padrão que pode ser usada para chegar a qualquer destino desconhecido direcionando o pacote para a Internet
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.3 - Como uma rota padrão é usada
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11.2.4 - Por que o roteamento dinâmico é 		necessário
Dependendo se uma rede utilizar as informações de roteamento configuradas estática ou dinamicamente, a mesma pode se adaptar de diferentes maneiras às alterações na topologia.
O roteamento estático permite que os roteadores façam o roteamento correto de um pacote de rede para rede, com base nas informações configuradas. 
11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.4 - Por que o roteamento dinâmico é 		necessário
No exemplo a seguir, o roteador consulta sua tabela de roteamento e segue o conhecimento estático que reside nela para retransmitir o pacote para o roteador D. O roteador D faz o mesmo e retransmite o pacote para o roteador C. O roteador C entrega o pacote para o host de destino.
Se o caminho entre o roteador A e o roteador D falhar, o roteador A não vai ser capaz de retransmitir o pacote para o roteador D usando essa rota estática. 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.4 - Por que o roteamento dinâmico é 		necessário
No exemplo, até que o roteador A seja reconfigurado manualmente para retransmitir os pacotes pelo roteador B, a comunicação com a rede de destino é impossível.
O roteamento dinâmico oferece maior flexibilidade. De acordo com a tabela de roteamento gerada pelo rotea-dor A, um pacote pode chegar ao seu destino pela rota preferida através do roteador D. No entanto, um segundo caminho para o destino está disponível pelo roteador B. 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.4 - Por que o roteamento dinâmico é 		necessário
Quando o roteador A reconhece que o link para o roteador D está inoperante, ele ajusta sua tabela de roteamento, fazendo com que o caminho através do roteador B seja o caminho preferido para o destino. Os roteadores continuam a enviar pacotes por esse link.
Quando o caminho entre os roteadores A e D for recuperado para o serviço, o roteador A poderá mais uma vez alterar sua tabela de roteamento.
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.4 - Por que o roteamento dinâmico é 		necessário
No exemplo, para indicar uma preferência para o caminho anti-horário através dos roteadores D e C para a rede de destino.
Os protocolos de roteamento dinâmico também podem direcionar o tráfego da mesma sessão por diferentes caminhos de uma rede, para obter um melhor desempenho. Isso é conhecido como divisão de carga
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.4 - Por que o roteamento dinâmico é 		necessário
Fazendo adaptação 
a alteração de topologia
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.5 - Operações de roteamento dinâmico
O sucesso do roteamento dinâmico depende de duas funções básicas do roteador:
Manutenção de uma tabela de roteamento 
Distribuição oportuna do conhecimento, na forma de atualizações de roteamento, a outros roteadores 
O roteamento dinâmico depende de um protocolo de roteamento para compartilhar o conhecimento entre os roteadores. 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.5 - Operações de roteamento dinâmico
Um protocolo de roteamento define o conjunto de regras usado por um roteador quando ele se comunica com os roteadores vizinhos. Por exemplo, um protocolo de roteamento descreve: 
Como enviar atualizações 
Que conhecimento está contido nessas atualizações 
Quando enviar esse conhecimento 
Como localizar os destinatários das atualizações 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.5 - Operações de roteamento dinâmico
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.6 - Distância e outras métricas
Quando um algoritmo de roteamento atualiza uma tabela de roteamento, seu principal objetivo é determinar as melhores informações para incluir na tabela. 
Cada algoritmo de roteamento interpreta à sua maneira o que é melhor. O algoritmo gera um número, chamado valor métrico, para cada caminho através da rede. 
Geralmente, quanto menor o número da métrica, melhor é o caminho. 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.6 - Distância e outras métricas
Você pode calcular a métricacom base em uma única característica do caminho; você pode calcular métricas mais complexas combinando várias características. 
As métricas mais comumente usadas pelos roteadores são as seguintes: 
Largura de banda -- a capacidade de dados de um link; (normalmente um link Ethernet de 10 Mbps é preferível a uma linha privada de 64 kbps) 
Atraso -- o tempo necessário para mover um pacote por cada link, da origem até o destino 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.6 - Distância e outras métricas
Carga -- a quantidade de atividade em um recurso de rede, como um roteador ou um link 
Confiabilidade -- geralmente se refere à taxa de erros de cada link da rede 
Contador de saltos -- o número de roteadores através dos quais um pacote deve trafegar antes de chegar ao seu destino 
Pulsos (ticks) -- o atraso em um enlace de dados que usa os pulsos de clock do PC IBM (aproximadamente 55 milissegundos) 
Custo -- um valor arbitrário, geralmente baseado na largura de banda, despesas monetárias ou outras medidas, atribuído por um administrador de rede 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.6 - Distância e outras métricas
Distância em métrica
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.6 - Distância e outras métricas
Componentes de 
métricas de roteamento
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.7 - Três classes de protocolo de roteamento
A maioria dos algoritmos de roteamento pode ser classificada como um dos dois algoritmos básicos:
Vetor de distância (distance vector); ou 
Link state (estado do link). 
A abordagem do roteamento de vetores de distância (distance vectors) determina a direção (vetor) e a distância de todos os links na internetwork. 
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.7 - Três classes de protocolo de roteamento
A abordagem do link state (também chamado de shortest path first) recria a topologia exata da internetwork inteira (ou de pelo menos da parte onde o roteador está situado). 
A abordagem híbrida balanceada combina aspectos dos algoritmos do link state e do vetor de distância (distance vector). As próximas páginas tratam dos procedimentos e dos problemas de cada um desses algoritmos de roteamento e apresentam técnicas para minimizar os problemas
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.7 - Três classes de protocolo de roteamento
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.8 - Tempo de convergência
O algoritmo de roteamento é fundamental para o roteamento dinâmico. Sempre que a topologia de uma rede é alterada por causa de crescimento, reconfiguração ou falha, a base do conhecimento da rede também deve ser alterada. 
O conhecimento precisa refletir uma visão consistente e exata da nova topologia. Essa visão é chamada de convergência.
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.8 - Tempo de convergência
Quando todos os roteadores em uma internetwork operam com o mesmo conhecimento, diz-se que a internetwork convergiu. 
A convergência rápida é um recurso de rede desejável, porque reduz o período de tempo em que os roteadores continuariam a tomar decisões de roteamento incorretas/desnecessárias
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11.2 - Por que os protocolos de 		roteamento são necessários
11.2.8 - Tempo de convergência
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.1 - Conceitos básicos
Os algoritmos de roteamento baseados em vetor de distância (distance vector) passam cópias periódicas de uma tabela de roteamento, de roteador para roteador. 
Essas atualizações regulares entre roteadores comunicam alterações de topologia.
Cada roteador recebe uma tabela de roteamento dos seus roteadores vizinhos conectados diretamente.
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.1 - Conceitos básicos
No exemplo a seguir, o roteador B recebe informações do roteador A. 
O roteador B adiciona um número de vetor de distância (como um número de saltos), que aumenta o vetor de distância (distance vector) e depois passa essa nova tabela de roteamento para o outro vizinho, o roteador C. 
Esse mesmo processo passo a passo ocorre em todas as direções entre roteadores de vizinhos diretos.
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.1 - Conceitos básicos
O algoritmo acumula eventualmente as distâncias de rede para que possa manter um banco de dados de informações de topologia de rede. 
Os algoritmos de vetor de distância (distance vector), no entanto, não permitem que um roteador conheça a topologia exata de uma internetwork.
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.1 - Conceitos básicos
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.2 - Atualização de tabelas de roteamento
Cada roteador que usa roteamento de vetor de distância (distance vector) começa identificando seus próprios vizinhos. 
No exemplo a seguir, a interface que leva a cada rede conectada diretamente é mostrada como tendo uma distância 0. À medida que o processo de exploração de rede de vetor de distância (distance vector) prossegue, os roteadores descobrem o melhor caminho para as redes de destino, com base nas informações que recebem de cada vizinho. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.2 - Atualização de tabelas de roteamento
Por exemplo, o roteador A descobre outras redes baseado nas informações recebidas do roteador B. 
Cada uma das entradas da outra rede na tabela de roteamento tem um vetor de distância (distance vector) acumulado para mostrar a distância que essa rede se encontra em uma certa direção
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.2 - Atualização de tabelas de roteamento
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.3 - Propagação das alterações de topologia
Quando a topologia em uma rede de protocolo de vetor de distância (distance vector) é alterada, devem ocorrer atualizações na tabela de roteamento. 
Da mesma forma que acontece com o processo de exploração da rede, as atualizações das alterações na topologia prosseguem passo a passo, de roteador para roteador. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.3 - Propagação das alterações de topologia
Os algoritmos de vetor de distância (distance vector) solicitam que cada roteador envie toda a sua tabela de roteamento para cada um dos vizinhos adjacentes. 
As tabelas de roteamento incluem informações sobre o custo total do caminho (definido pela sua métrica) e o endereço lógico do primeiro roteador no caminho para cada rede contida na tabela. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.3 - Propagação das alterações de topologia
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.3 - Propagação das alterações de topologia
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.4 - Loops de roteamento
Loops de roteamento podem ocorrer se a convergência lenta de uma rede em uma configuração nova provoca entradas de roteamento inconsistentes. A Figura a seguir ilustra como um loop de roteamento pode ocorrer: 
Antes da falha da rede 1, todos os roteadores possuem conhecimento consistente e tabelas de roteamento corretas. Diz-se que a rede convergiu. Suponha, para o restante deste exemplo, que o caminho preferido do roteador C para a rede 1 seja através do roteador B, e a distância do roteador C até a rede 1 seja 3. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.4 - Loops de roteamento
Quando ocorre falha na rede 1, o roteador E envia uma atualização para o roteador A. O roteador A pára de rotear pacotes para a rede 1, mas os roteadores B, C e D continuam a fazê-lo porque ainda não foram informados da falha. 
	Quando o roteador A emite a atualização, os roteadores B e D param o roteamento para a rede 1. Entretanto, o roteador C ainda não recebeu umaatualização. Para o roteador C, a rede 1 ainda pode ser alcançada através do roteador B. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.4 - Loops de roteamento
O roteador C envia agora uma atualização periódica ao roteador D, indicando um caminho para a rede 1 através do roteador B. 
	O roteador D altera a tabela de roteamento para refletir essas informações boas, mas incorretas, e propaga as informações para o roteador A. O roteador A propaga as informações para os roteadores B e E, e assim por diante. 
	Qualquer pacote destinado à rede 1 fará então um loop do roteador C para B, para A, para D e de volta para o C
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.4 - Loops de roteamento
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.5 - Contagem até o infinito
Continuando com o exemplo do slide anterior, as atualizações inválidas da rede 1 continuarão a fazer loop até que outro processo pare o loop. 
Essa condição, chamada de contagem ao infinito, faz loops nos pacotes pela rede continuamente, apesar do fato fundamental de que a rede de destino, rede 1, está inoperante. 
Enquanto os roteadores contam até o infinito, as informações inválidas permitem que um loop de roteamento exista. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.5 - Contagem até o infinito
Sem contramedidas para parar o processo, o vetor de distância (métrica) do contador de saltos aumenta sempre que o pacote passa por um outro roteador. 
Esses pacotes fazem loop através da rede devido às informações incorretas nas tabelas de roteamento
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.5 - Contagem até o infinito
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.6 - Contagem até o infinito: definição de um 	máximo
Os algoritmos de roteamento de vetores de distância (distance vector) são autocorrigíveis, mas um problema de loop de roteamento pode exigir primeiro uma contagem até o infinito. 
Para evitar esse problema prolongado, os protocolos de vetores de distância (distance vector) definem o infinito como um número máximo específico. 
Esse número se refere a uma métrica de roteamento (por exemplo, um contador de saltos simples). 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.6 - Contagem até o infinito: definição de um 	máximo
Com esse método, o protocolo de roteamento permite que o loop de roteamento continue até que a métrica exceda o valor máximo permitido. 
O gráfico a seguir mostra o valor da métrica como 16 saltos, o que excede o máximo padrão de 15 saltos para o vetor de distância (distance vector), e o pacote é descartado pelo roteador.
De qualquer forma, quando o valor métrico excede o valor máximo, a rede 1 é considerada inalcançável
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.6 - Contagem até o infinito: definição de um 	máximo
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.7 - Loop de roteamento: “Split horizon”
Outra origem possível para um loop de roteamento ocorre quando informações incorretas que foram enviadas de volta para um roteador contradizem as informações corretas enviadas. É assim que acontece o problema (acompanhe a figura que segue): 
O roteador A passa uma atualização para o roteador B e o roteador D, indicando que a rede 1 está inoperante. O roteador C, entretanto, transmite uma atualização para o roteador B, indicando que a rede 1 está disponível a uma distância de 4, através do roteador D. Isso não viola as regras de split horizon. 
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.7 - Loop de roteamento: “Split horizon”
O roteador B conclui, incorretamente, que o roteador C ainda possui um caminho válido para a rede 1, apesar de ter uma métrica muito menos favorável. 
O roteador B envia uma atualização para o roteador A, informando o roteador A da nova rota para a rede 1
O roteador A determina agora que pode enviar à rede 1 através do roteador B; o roteador B determina que pode enviar à rede 1 através do roteador C e o roteador C determina que pode enviar à rede 1 através do roteador D. 
Qualquer pacote introduzido nesse ambiente fará um loop entre roteadores.
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.7 - Loop de roteamento: “Split horizon”
O split horizon tenta evitar essa situação. Como mostrado na Figura que segue , se uma atualização de roteamento sobre a rede 1 chegar do roteador A, o roteador B ou D não poderá enviar informações sobre a rede 1 de volta para o roteador A. 
O split horizon assim reduz as informações de roteamento incorretas e reduz a sobrecarga do roteamento
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.7 - Loop de roteamento: “Split horizon”
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.7 - Loop de roteamento: “Split horizon”
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.8 -Loop de roteamento: “Holddown timmers”
Você pode evitar um problema de contagem até o infinito usando temporizadores holddown, que funcionam da seguinte forma: 
Quando um roteador recebe uma atualização de um vizinho, indicando que uma rede anteriormente acessível agora está inacessível, o roteador marca a rota como inacessível e inicia um temporizador holddown. 
Se, a qualquer momento antes do temporizador holddown expirar, uma atualização for recebida do mesmo vizinho indicando que a rede está novamente acessível, o roteador marca a rede como acessível e remove o temporizador holddown.
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.8 -Loop de roteamento: “Holddown timmers”
Se chegar uma atualização de um roteador vizinho diferente, com uma métrica melhor que a registrada originalmente na rede, o roteador marca a rede como acessível e remove o temporizador holddown. 
Se, a qualquer momento antes do temporizador holddown expirar, uma atualização for recebida de um roteador vizinho diferente com uma métrica pior, a atualização será ignorada. Ignorar uma atualização com uma métrica pior quando um temporizador holddown está ativado concede mais tempo para que o conhecimento de uma alteração que cause perturbações seja propagado através de toda a rede
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11.3 - Roteamento de vetor distância
11.3.8 -Loop de roteamento: “Holddown timmers”
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.1 - Conceitos básicos
O segundo algoritmo básico usado para roteamento é o algoritmo de link state. 
Os algoritmos de roteamento baseados em link state, também conhecidos como algoritmos SPF (shortest path first - primeiro caminho mais curto), mantêm um banco de dados complexo de informações sobre a topologia. 
Um algoritmo de vetor de distância (distance vector) tem informações não específicas sobre redes distantes e nenhum conhecimento sobre roteadores distantes.
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.1 - Conceitos básicos
Um algoritmo de link state mantém conhecimento completo sobre roteadores distantes e de como eles estão interconectados. O roteamento de link state usa:
LSAs (Link-State Advertisements - aviso de estado do link) 
Um banco de dados topológico 
O algoritmo SPF e a árvore SPF resultante 
Uma tabela de roteamento de caminhos e portas para cada rede 
O conceito de link state foi implementado no rotea-mento OSPF (Open Shortest Path First). O RFC 1583 contém uma descrição dos conceitos e operações deste protocolo
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.1 - Conceitos básicos
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.2 - Como as tabelas de link state são 		trocadas
A exploração de rede para roteamento de link state usa os seguintes processos: 
Os roteadores trocam LSAs entre si. Cada roteador começa com redes diretamente conectadas para as quais possui informações diretas. 
Cada roteador em paralelo com os outros constrói um banco de dados topológico constituído de todos os LSAs da internetwork. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.2 - Como as tabelas de link state são 		trocadas
O algoritmo SPF calcula o alcanceda rede. O roteador constrói essa topologia lógica como uma árvore, sendo ele próprio a raiz, constituída de todos os caminhos possíveis para cada rede na internetwork de protocolos de link state. 
	Ele seleciona esses caminhos usando o SPF (Shortest Path First - primeiro caminho mais curto). 
O roteador lista os melhores caminhos e as portas para essas redes de destino na tabela de roteamento. E também mantém outros bancos de dados de elementos de topologia e detalhes de status
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.2 - Como as tabelas de link state são 		trocadas
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.3 - Propagação link state das alterações 	de topologia
Os algoritmos de link state dependem do uso das mesmas atualizações de link state. 
Sempre que uma topologia de link state é alterada, os roteadores que primeiro tomam conhecimento da alteração enviam informações para outros roteadores ou para um roteador designado, as quais todos os outros roteadores podem usar para atualizações. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.3 - Propagação link state das alterações 	de topologia
Isso envolve o envio de informações comuns de roteamento a todos os roteadores na internetwork. Para atingir a convergência, cada roteador faz o seguinte:
Controla os vizinhos: o nome de cada vizinho, se o vizinho está operante ou não, e o custo do link para o vizinho. 
Constrói um pacote LSA que lista os nomes dos roteadores vizinhos e custos de link, incluindo novos vizinhos, alterações nos custos de link e links para os vizinhos que tenham sido desativados. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.3 - Propagação link state das alterações 	de topologia
Envia esse pacote LSA para que todos os outros roteadores o recebam. 
Quando recebe um pacote LSA, ele registra esse pacote no banco de dados, para que possa atualizar o pacote LSA gerado mais recentemente por cada roteador. 
Completa um mapa de internetwork usando dados acumulados do pacote LSA e depois calcula as rotas para todas as outras redes usando o algoritmo SPF. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.3 - Propagação link state das alterações 	de topologia
Sempre que um pacote LSA provoca uma alteração no banco de dados de link state, o algoritmo de link state (SPF) recalcula os melhores caminhos e atualiza a tabela de roteamento. 
Então, cada roteador leva em conta a alteração na topologia quando determina o caminho mais curto para usar no roteamento de pacotes
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.3 - Propagação link state das alterações 	de topologia
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.4 - Operações relacionadas ao link state
Existem duas questões relacionadas ao link state - requisitos de processamento e memória e requisitos de largura de banda.
Requisitos de processamento e memória Executar protocolos de roteamento de link state, na maior parte das situações, requer que os roteadores usem mais memória e executem mais processamento que os protocolos de roteamento de vetor de distância (distance vector).
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.4 - Operações relacionadas ao link state
Requisitos de processamento e memória (cont.) Os administradores de rede devem assegurar que os roteadores selecionados sejam capazes de fornecer esses recursos necessários.
Os roteadores controlam todos os outros roteadores em um grupo e as redes que podem alcançar diretamente. 
Para roteamento de link state, a memória deve ser capaz de reter informações de diversos bancos de dados, da árvore de topologia e da tabela de roteamento. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.4 - Operações relacionadas ao link state
Requisitos de processamento e memória (cont.) Usar o algoritmo de Dijkstra para calcular o SPF requer uma tarefa de processamento proporcional ao número de links na internetwork, multiplicado pelo número de roteadores na internetwork.
Requisitos de largura de banda Outro motivo de preocupação envolve a largura de banda que deve ser consumida para a sobrecarga inicial do pacote de link state. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.4 - Operações relacionadas ao link state
Requisitos de largura de banda (cont.) Durante o processo inicial de exploração, todos os roteadores usando protocolos de roteamento de link state enviam pacotes LSA para todos os outros roteadores. 
Essa ação sobrecarrega a internetwork à medida que os roteadores fazem uma demanda em massa de largura de banda e reduzem temporariamente a largura de banda disponível para o tráfego roteado que transporta dados de usuários. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.4 - Operações relacionadas ao link state
Requisitos de largura de banda (cont.) Depois dessa sobrecarga inicial, os protocolos de roteamento de link state requerem geralmente apenas uma largura de banda mínima para enviar pacotes LSA raros ou desencadeados por eventos que reflitam alterações na topologia.
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.4 - Operações relacionadas ao link state
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSA dessincronizados
O aspecto mais complexo e importante do roteamento de link state é certificar-se de que todos os roteadores recebam todos os pacotes LSA necessários. 
Os roteadores com conjuntos diferentes de LSAs calculam as rotas com base em dados topológicos diferentes. 
As redes se tornam então inalcançáveis, como resultado de um desacordo entre os roteadores sobre um link. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSA dessincronizados
A seguir, um exemplo de informações de caminhos inconsistentes: 
Entre os roteadores C e D, a rede 1 é desativada. Os dois roteadores constróem um pacote LSA para refletir esse status de inalcançável. 
Logo a seguir, a rede 1 volta a ser ativada; outro pacote LSA que reflita essa próxima alteração na topologia é necessário. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSAs dessincronizados
Se a mensagem original "Network 1, Unreachable" do roteador C usar um caminho lento para a atualização, essa atualização ocorrerá depois. Esse pacote LSA pode chegar ao roteador A depois do LSA "Network 1, Back Up Now" do roteador D. 
Com LSAs dessincronizados, o roteador A pode enfrentar um dilema sobre que árvore SPF deve construir. Será que ele deve usar caminhos que incluam a rede 1, ou caminhos sem a rede 1, recentemente relatados como inatingíveis? 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSA dessincronizados
Se a distribuição LSA a todos os roteadores não for feita corretamente, o roteamento de link state pode resultar em rotas inválidas. 
Fazer o escalonamento com protocolos link state em internetworks muito extensas pode expandir o problema de distribuição de pacotes LSA defeituosos. 
Se uma parte da rede aparecer primeiro e outras partes aparecerem depois, a ordem de envio e recebimento de pacotes LSA irá variar. 
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSA dessincronizados
Essa variação pode alterar e afetar a convergência. Os roteadores podem descobrir versões diferentes da topologia antes de construir as árvores SPF e as tabelas de roteamento. 
Em uma internetwork extensa, as partes que são atualizadas mais rapidamente podem causar problemas para as partes que são atualizadas mais lentamente
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSA dessincronizados
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11.4 - Roteamento de link state
11.4.5 - LSA dessincronizados
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.1 - Vetor distância versus Link state
Você pode comparar o roteamento de vetor de distância (distance vector) com o roteamento de link state em diversas áreas-chave:
O roteamento de vetor de distância (distance vector) obtém dados topológicos das informações da tabela de roteamento dos vizinhos. O roteamento de link state obtém uma ampla visão de toda a topologiada internetwork acumulando todos os LSAs necessários. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.1 - Vetor distância versus Link state
O roteamento de vetor de distância (distance vector) determina o melhor caminho, adicionando ao valor métrico recebido à medida que informações de roteamento são passadas de roteador para roteador. 
	Para o roteamento de link state, cada roteador opera separadamente para calcular o seu caminho mais curto para as redes de destino. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.1 - Vetor distância versus Link state
Com a maior parte de protocolos de roteamento de vetor de distância (distance vector), atualizações de alterações na topologia chegam em atualizações periódicas de tabelas. 
	As informações passam de roteador para roteador, geralmente resultando em uma convergência mais lenta. 
	Com protocolos de roteamento de link state, as atualizações são normalmente desencadeadas por alterações na topologia. LSAs relativamente pequenos passados para todos os outros roteadores resultam geralmente em um tempo de convergência mais rápido em qualquer alteração na topologia da internetwork
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.1 - Vetor distância versus Link state
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.2 - Protocolos de roteamento híbrido
Um terceiro tipo emergente de protocolo de roteamento combina aspectos de roteamento de vetor de distância (distance vector) e de link state. 
Esse terceiro tipo é chamado de roteamento híbrido balanceado. Os protocolos de roteamento híbrido balanceado usam vetores de distância (distance vectors) com métricas mais precisas para determinar os melhores caminhos até as redes de destino. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.2 - Protocolos de roteamento híbrido
Entretanto, eles diferem da maior parte dos protocolos de vetores de distância (distance vectors) porque utilizam alterações na topologia para desencadear atualizações de bancos de dados de roteamento.
O protocolo de roteamento híbrido balanceado converge rapidamente, como os protocolos de link state. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.2 - Protocolos de roteamento híbrido
Entretanto, ele difere dos protocolos de vetor de distância (distance vector) e de link state porque usa menos recursos, como largura de banda, memória e sobrecarga de processador. 
Exemplos de protocolos híbridos são o IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System) da OSI e EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) da Cisco.
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.2 - Protocolos de roteamento híbrido
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.3 - Roteamento LAN a LAN
A camada de rede deve entender e ser capaz de fazer interface com diversas camadas inferiores. Os roteadores devem ser capazes de lidar sem dificuldades com pacotes encapsulados em diversos quadros de nível inferior, sem alterar o endereçamento da camada 3 do pacote.
A Figura que segue mostra um exemplo de roteamento LAN para LAN. Nesse exemplo, o tráfego de pacotes da origem Host 4 na rede Ethernet 1 precisa de um caminho para o destino Host 5 na rede 2. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.3 - Roteamento LAN a LAN
Os hosts da LAN dependem do roteador e de seu endereçamento de rede consistente para encontrar o melhor caminho.
Quando o roteador verifica as entradas na tabela de roteamento, descobre que o melhor caminho para o destino, rede 2, usa a porta de saída para 0, a interface de uma token-ring LAN.
 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.3 - Roteamento LAN a LAN
Embora o enquadramento de camada inferior deva ser alterado à medida que o roteador passa tráfego de pacotes da Ethernet na rede 1 para o token-ring na rede 2, o endereçamento da camada 3 para a origem e o destino permanece o mesmo. 
Na figura que segue, os endereços de destino permanecem rede 2, Host 5, independentemente dos diferentes encapsulamentos das camadas inferiores
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.3 - Roteamento LAN a LAN
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.4 - Roteamento LAN para WAN
A camada de rede deve se relacionar a, e fazer interface com, diversas camadas inferiores para o tráfego de LAN para WAN. 
À medida que uma internetwork cresce, o caminho feito por um pacote pode encontrar diversos pontos de retransmissão e uma variedade de tipos de enlace de dados além das LANs. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.4 - Roteamento LAN para WAN
Na Figura que segue, podemos acompanhar o caminho feito por um pacote para encontrar os diversos pontos mencionados:: 
Um pacote da estação de trabalho superior no endereço 1.3 deve atravessar três enlaces de dados para chegar ao servidor de arquivos no endereço 2.4, mostrado na parte inferior. 
A estação de trabalho envia um pacote ao servidor de arquivos encapsulando-o primeiro em um quadro token-ring endereçado ao roteador A. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.4 - Roteamento LAN para WAN
Quando o roteador A recebe o quadro, ele remove o pacote do quadro token-ring, encapsula esse pacote em um quadro Frame Relay e encaminha o quadro para o roteador B. 
O roteador B remove o pacote do quadro Frame Relay e encaminha esse pacote para o servidor de arquivos em um quadro Ethernet recentemente criado. 
Quando o servidor de arquivos no 2.4 recebe um quadro Ethernet, ele extrai e passa o pacote para o processo da camada superior apropriado. 
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.4 - Roteamento LAN para WAN
Os roteadores ativam o fluxo de pacotes de LAN para WAN mantendo os endereços de destino e de origem fim a fim constantes, enquanto encapsulam o pacote em quadros de enlace de dados, como apropriado, para o próximo salto no caminho
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.4 - Roteamento LAN para WAN
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.5 - Seleção de caminho e comutação de 	vários protocolos e meios
Os roteadores são dispositivos que implementam o serviço de rede. Eles fornecem interfaces para um amplo conjunto de links e sub-redes a uma grande variedade de velocidades. 
Os roteadores são nós de rede inteligentes e ativos que podem participar do gerenciamento de uma rede. Eles gerenciam redes fornecendo um controle dinâmico sobre recursos e suportando as tarefas e os objetivos para a conectividade da rede, um desempe-nho, gerenciamento e flexibilidade confiável.
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11.5 - O contexto de diferentes 		protocolos de roteamento
11.5.5 - Seleção de caminho e comutação de 	vários protocolos e meios