Redes de Computadores. Mauro Henrique Mulati

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1 Redes de Computadores Mauro Henrique Mulati

2 Roteiro Roteamento na Internet OSPF BGP IPv6 Revisão MPLS

3 Roteamento na Internet IGP: Interior Gateway Protocol (Protocolo de Gateway Interior) Algoritmo de roteamento em um SA Ex.: RIP, RIP2, OSPF 2 SAs podem usar cada um, um IGP específico EGP: Exterior Gateway Protocol (Protocolo de Gateway Exterior) SA anuncia a alcançabilidade da rede p/ mundo exterior através de um EGP Roteador R1 reúne informações sobre redes no SA1 e repete essas informações p/ o roteador R2 usando BGP, enquanto R2 relata informações do SA2 Ex.: BGP (Colocar desenho Comer)

4 OSPF: O protocolo de roteamento de gateway interior Roteamento dentro do SA Cada SA é operado por uma organização diferente e pode usar seu próprio algoritmo de roteamento interno Porém, padrões, mesmo p/ roteamento interno, simplifica a implementação de fronteiras entre os SAs Reutilização do código

5 OSPF Um protocolo anterior: RIP Protocolo de vetor de distância Baseado no algoritmo de Bellman-Ford Funcionava bem em sistemas pequenos Problema de contagem até o infinito Convergência lenta 1979: substituído por um protocolo de estado de enlace 1990: OSPF

6 OSPF OSPF: Open Shortest Path First Padrão aberto Variedade de unidades de medida de distância Dinâmico: que se alterasse de forma rápida e automática a alterações na topologia Roteamento baseado no tipo de serviço Tempo real de uma maneira Outro tipo de maneira diferente Nenhum roteador estava usando o Type of service do IP Balancear a carga Suporte para sistemas hierárquicos Não era mais possível conhecer a topologia inteira Segurança Túnel

7 OSPF Compatível com: Linhas ponto a ponto entre, exatamente, dois roteadores Redes de multiacesso com difusão (LANs) Ethernet Redes de multiacesso sem difusão (WANs comutadas por pacotes) Multiacesso: rede que pode ter vários roteadores e cada um dos quais pode se comunicar diretamente com os outros (LANs e WANs)

8 (a) Um sistema autônomo (b) Uma representação de Grafo de (a) OSPF

9 OSPF Representação Uma conexão serial entre dois roteadores é representada por um par de arcos, um em cada sentido Seus pesos podem ser diferentes Uma rede de multiacesso é representada por um nó para a própria rede e por um nó para cada roteador Os arcos entre o nó da rede e os roteadores têm peso 0 E não são representadas no grafo

10 OSPF Áreas Muitos SAs são grandes e difíceis de gerenciar Divisão em áreas numeradas Uma área é uma rede ou um conjunto de redes contíguas Essas áreas não se sobrepõem, mas não precisam ser completas Talvez alguns roteadores não pertençam a nenhuma área Uma área é uma generalização de uma sub-rede Fora de uma área, a topologia e os detalhes de sub-rede não são visíveis Cada SA possui uma área de backbone, chamada área 0 Todas as áreas estão conectadas ao backbone, (possivelmente por túneis), permitindo que se vá de uma área do SA para qualquer outra via backbone

11 OSPF Túnel: arco e tem um custo específico Roteador conectado a duas ou mais áreas: faz parte do backbone Como em outras áreas, a topologia do backbone não pode ser vista fora dele Em um área, cada roteador tem o mesmo banco de dados de etado de enlace e utiliza o mesmo algoritmo de caminho mais curto

12 OSPF Funcionamento Transforma Um conjunto de redes, roteadores e linhas reais em um grafo orientado No qual se atribui um custo (distância, retardo, etc) a cada arco Calcula o caminha mais curto com base nos pesos dos arcos Sua principal função é calcular o caminho mais curto entre ele (o roteador que está calculando) e os outros roteadores da área Incluindo o roteador conectado ao backbone (deve existir pelo menos um roteador) Um roteador que se conecta a duas áreas precisa dos bancos de dados de ambas as áreas e deve utilizar o algoritmo de caminho mais curto em cada uma delas separadamente

13 OSPF Durante operação normal Três tipos de rotas: Entre áreas Na mesma área Entre sistemas autônomos As rotas da mesma área: roteador de origem já conhece o caminho mais curto para o roteador de destino O roteamento entre áreas sempre acontece em 3 etapas: Da origem para o backbone Atravessa o backbone até a área de destino Vai até o destino Força configuração em estrela no OSPF com o backbone sendo o hub e as outras áreas sendo os raios

14 OSPF Os pacotes são roteados da origem para o destino no estado em que se encontram Eles não são encapsulados ou colocados em túneis A menos que seja o único caminho Classes de roteadores: Internos: que ficam inteiramente em uma área De borda de área: que conectam duas ou mais áreas De backbone: que ficam no backbone De fronteira do SA: interagem com roteadores de outros SAs Essas classes podem se sobrepor

15 OSPF As relações entre SAs, backbones e áreas no OSPF (Corrigir desenho)

16 OSPF Roteador inicializado: envia HELLO por todas as suas linhas ponto a ponto, transmitindo-as por difusão nas LANs até o grupo que consiste em todos os outros roteadores WAN: Precisa de informações para saber quem são seus vizinhos Os roteadores da mesma LAN são todos vizinhos Troca informações entre roteadores adjacentes Não são as mesmas trocadas entre os vizinhos Roteador eleito como roteador designado É adjacente a todos no SA Tem um reserva Durante a operação normal Cada roteador emite periodicamente por inundação mensagens LINK STATE UPDATE para cada um de seus roteadores adjacentes Informa seus estado e fornece os custos usados no banco de dados da topologia São confirmadas Número de seqüência

17 OSPF Mensagem DATABASE DESCRIPTION fornece números de seqüência de todas as entradas de estado de enlace (quando linha é interrompida) Cada parceiro pode solicitar informações de estado de enlace um ao outro, usando LINK STATE REQUEST Cada par de roteadores adjacentes verifica quem tem os dados mais recentes, e as novas informações são divulgadas por toda a área Todas as mensagens são pacotes IP puros

18 OSPF Os cinco tipo de mensagens OSPF

19 OSPF Resumo: Usando o processo de inundação, Cada roteador informa todos os outros roteadores de sua área sobre seus vizinhos e custos Essas informações permitem que cada roteador construa o grafo para sua área e calcule o caminho mais curto A área do backbone faz o mesmo Roteadores do backbone aceitam as informações dos roteadores de borda de área para calcular a melhor rota entre cada roteador do backbone até cada um dos outros roteadores Essas informações são propagadas para os roteadores de borda da área, que as divulgam em suas áreas Usando essas informações, um roteador prestes a enviar um pacote entre áreas pode selecionar o melhor roteador de saída para o backbone

20 BGP: O protocolo de roteamento de gateway exterior BGP: Border Gateway Protocol ( Protocolo de Roteamento de Borda ) Entre SAs Se preocupa com política Protocolo de anúncio de alcançabilidade Pode anunciar algumas e não outras Exemplos de restrições: Nenhum tráfego deve passar por certos SAs Nunca colocar o Iraque em uma rota que comece no Pentágono O tráfego que começar ou terminar na IBM não deve transitar pela Microsoft Políticas são configuradas manualmente em cada roteador BGP

21 BGP Do ponto de vista de um roteador BGP, o mundo consiste em SAs e nas linhas que os conectam Dois SAs são considerados conectados se existe uma linha entre roteadores de borda de cada um deles Categorias (para tráfego) Redes stub: que têm somente uma conexão com o grafo BGP Redes multiconectadas: Podem ser usadas para tráfego, a menos que se recusem Redes de trânsito: Tais como backbones, cujo objetivo é tratar pacotes de terceiros Possivelmente com restrições Em geral com cobrança de tarifa

22 BGP Os pares de roteadores BGP se comunicam entre si, estabelecendo conexões TCP Comunicação confiável Oculta todos os detalhes da rede BGP é fundamentalmente um protocolo de vetor de distância Bem diferente do RIP Em vez de apenas manter o custo para cada destino, cada roteador BGP tem controle de qual caminho está sendo usado Em vez de fornecer periodicamente a cada vizinho seu custo estimado para cada destino possível, o roteador BGP informa a seus vizinhos o caminho exato que está usando

23 BGP (a) Um conjunto de roteadores BGP (Somente destino D é mostrado) (b) Informações enviadas para F

24 BGP Depois que todos os vizinhos envia seus caminhos F os examina para verificar qual é o melhor F descarta os caminhos com origem em I e E, pois eles passam pelo próprio F Opta por B e G Identifica a distância até esse destino em relação a cada rota Se violar restrição política, recebe contagem infinita Adota rota com distância mais curta A função de contagem não faz parte do protocolo BGP Pode ser qualquer função que os administradores desejarem BGP resolve facilmente o problema de contagem até o infinito, que atinge outros algoritmos de roteamento como vetor de distância Com freqüência os outros algoritmos de vetor de distância escolhem a opção errada, porque não são capazes de informar quais dos vizinhos têm rotas independentes para o destino e quais não têm

25 IPv6 IPv4 CIDR NAT Crescimento da Internet IPv6 1. Aceitar bilhões de hosts, mesmo com alocação de espaço de endereços ineficientes 2. Reduzir o tamanho das tabelas de roteamento 3. Simplificar o protocolo, de modo a permitir que os roteadores processem os pacotes com mais rapidez 4. Oferecer mais segurança (autenticação e privacidade) do que o IP atual 5. Dar mais importância ao tipo de serviço, particularmente no caso de dados em tempo real 6. Permitir multidifusão, possibilitando a especificação de escopos 7. Permitir que um host mude de lugar ser precisar mudar o endereço 8. Permitir que o protocolo evolua no futuro 9. Permitir a coexistência entre protocolos novos e antigos durante anos

26 IPv6 Genericamente IPv6 não é compatível com IPv4 Mas é compatível com protocolos auxiliares da Internet Como: TCP, UDP, ICMP, IGMP, OSPF, BGP e DNS Em certos momento são necessárias pequenas modificações Endereço de 16 bytes Simplificação do cabeçalho 7 campos (IPv4 tem 13) Processar pacotes com mais rapidez Melhorar o throughput e retardo Melhor suporte a opções Campos obrigatórios se tornaram opcionais Mudou a forma de representar, mais simples ignorar Diminui tempo de processamento de pacotes

27 IPv6 Segurança Autenticação Segurança Incorporação no IPv4 Atenção a qualidade de serviço

28 IPv6 O cabeçalho principal do IPv6

29 IPv6 Version (4 bits): conteúdo é 6 Traffic class (8 bits) Experiências p/ saber como usar p/ multimídia Flow label (20 bits) Fase de experiência Origem e destino estabeleçam um pseudoconexão Propriedades e necessidades específicas Os fluxos são uma tentativa de se ter A flexibilidade de uma sub-rede de datagramas e As garantias de uma sub-rede de circuitos virtuais Payload length (16 bits) N.o de bytes que seguem o cabeçalho Next header (8 bits) Pode haver outros cabeçalhos (de extensão) Quais dos 6 cabeçalhos de extensão (atuais) seguem esse cabeçalho Se for o último, conterá qual tratador da camada de transporte o pacote deverá ser enviado Hop limit (8 bits) Source address (128 bits=16 bytes) e Destination address (128 bits=16 bytes)

30 IPv6 Notação 8 grupos de 4 dígitos hexadecimais 8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF Otimizações Zeros à esquerda dentro de um grupo podem ser omitidos Um ou mais grupos de 16 bits zero podem ser substituídos por um par de sinais de dois-pontos 8000::123:4567:89AB:CDEF Endereços IPv4 :: , cerca de 3x x10 23 endereços IP por metro quadrado da Terra Porém, não será usado com eficiência Assim como sistema telefônico Mas ainda assim haverá muitos números

31 IPv6 Todos os campos de fragmentação foram removidos Hosts e roteadores Determinar dinamicamente o tamanho do datagrama a ser usado Pacote grande, mensagem será enviada de volta para que host de origem possa fragmentá-lo Checksum foi removido Velocidade Camada de enlace de dados Camada de transporte Hardware compatível IPv6 Rápido, flexível e grande espaço de endereçamento

32 IPv6 Cabeçalhos de extensão Alguns cabeçalhos têm formato fixo e outros varíavel Os roteadores que não sabem tratar a opção Ignorar a opção Descartar o pacote e enviar de volta uma mensagem ICMP Descartar o pacote e enviar de volta uma mensagem ICMP Sem que sejam enviados pacotes ICMP para endereços de Multidifusão

33 IPv6 Cabeçalhos de extensão Tamanho variável (Type, 1 byte; Length, 1 byte; Value) Type: Tipo do cabeçalho 2 primeiro bits informam o que deve fazer o roteador que sabe tratar a extensão Length: Tamanho do valor (0 a 255) Value: todas as informações obrigatórias (máx. 255 bytes) O cabeçalho de extensão hop-by-hop para datagramas grandes (jumbogramas)

34 IPv6 Cabeçalhos de extensão O cabeçalho de extensão para roteamento

35 Revisão MPLS: Multiprotocol Label Switching Comutação de rótulos multiprotocolo Tenta emular características de Circuito Virtual sobre uma rede de datagramas Opera entre as camadas 3 (Rede) e 2 (Enlace de Dados), sendo algumas vezes denominada camada 2.5 Acrescenta uma pilha (hierárquica) de rótulos (labels) ao pacote de camada 3 Comutação passa a ser feita pelos rótulos e não pelo endereço de camada 3 Rótulos podem ser removidos e acrescentados ao longo da rota

36 Revisão: MPLS Abordagem orientada a dados: Quando um pacote chega, o primeiro roteador que ele acessa entra em contato como próximo roteador por onde o pacote deve passar e pede que ele gere um rótulo para o fluxo Esse método é aplicado recursivamente Exemplo de circuito virtual por demanda Threads coloridos Principalmente em redes ATM

37 Revisão: MPLS Abordagem orientada por controle Usada em redes não-baseadas no ATM Quando inicializado Roteador verifica para quais rotas ele é o destino final (Quais hosts estão em sua LAN) Cria FEC para elas Aloca um rótulo pada cada uma Repassa os rótulos a seus vizinhos Vizinhos inserem os rótulos em suas tabelas de encaminhamento E enviam novos rótulos a seus vizinhos, até todos os roteadores se apossarem do caminho Os recursos também podem ser reservados à medida que o caminho é construído

38 Revisão: MPLS MPLS pode operar em vários níveis ao mesmo tempo No nível mais alto Cada concessionária pode ser considerada uma espécie de meta-roteador, existindo um caminho pelos meta-roteadores desde a origem até o destino Dentro da rede de cada concessionária, pode haver um segundo nível Pilha de protocolos

39 Revisão: MPLS Label = rótulo QoS = classe de serviço S = fim da pilha de rótulos TTL = time to live

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