BC-0506: Comunicação e Redes Aula 04: Roteamento

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1 BC-0506: Comunicação e Redes Aula 04: Roteamento Santo André, Q011 1

2 Roteamento Princípios de Roteamento O que é... Sistemas Autônomos Roteamento Interno e Externo Principais Tipos de Algoritmos Distance-Vector Link-State

3 Princípios de Roteamento Roteamento: Transferir pacotes de um nó fonte a um nó destino Rede fonte destino Protocolo de Roteamento Algoritmo de Roteamento Determinação do trajeto de um pacote 3

4 Ambientes de Rede ROTEADOR B fonte ROTEADOR A ROTEADOR C destino ROTEADOR D 4

5 Ambientes de Rede fonte ROTEADOR X PC ROTEADOR Y ROTEADOR Z destino 5

6 Princípios de Roteamento Sistemas Autônomos Uma coleção de roteadores sob o controle de uma única entidade administrativa. Ex: Roteadores pertencentes a um provedor de serviços, corporação ou universidade 6

7 Princípios de Roteamento Roteamento Interno e Externo Interno (Interior Gateway - IG) Roteadores em um mesmo Sistema Autônomo Passam informações de rotas entre roteadores de um mesmo Sistema Autônomo. Externo (Exterior Gateway - EG) Roteadores em diferentes Sistemas Autônomos Passam informações de rotas entre Sistemas Autônomos 7

8 Princípios de Roteamento IG ROTEADOR B IG fonte ROTEADOR A IG ROTEADOR D ROTEADOR C IG destino 8

9 Princípios de Roteamento IG EG fonte ROTEADOR X EG EG EG EG EG IG IG PC ROTEADOR Y ROTEADOR Z destino 9

10 Protocolos de Roteamento Protocolos Interior Gateway Routing Information Protocol (RIP) Open Shortest Path First (OSPF) Internet Gateway Routing Protocol (IGRP) Protocolos Exterior Gateway Border Gateway Protocol (BGP) 10

11 Algoritmo de Roteamento Dada uma série de roteadores conectada com enlaces, o algoritmo de roteamento descobre um bom caminho entre a fonte e o destino. Um bom caminho é aquele com menor custo 5 B 3 C 5 A 3 1 F 1 D 1 E 11

12 Tipos de Algoritmos Algoritmo Distance-Vector (vetor de distância) Determina o melhor caminho para um destino baseando-se na sua distância, isto é, no menor número de roteadores para se chegar ao destino (hops). Algoritmo Link-State (estado do enlace) Determina o melhor caminho para um destino baseando-se em um valor que é assinalado para cada link de comunicação de cada rota. Este valor pode representar atraso, velocidade da linha, ou qualquer coisa que o administrador da rede queira usar. Ex: OSPF 1

13 Algoritmo Distance-Vector Inicialmente, cada roteador possui uma tabela contendo uma entrada para cada sub-rede à qual está conectado Periodicamente, cada roteador envia uma cópia de sua tabela para todos os roteadores conectados diretamente 13

14 Exemplo Tabela de Distâncias X x y z x y z x y z x 0 7 x 0 3 x 0 3 Y 1 Y y z x y z y 0 1 z x y z y 0 1 z x y z X 7 Z x y 0 1 x 0 7 y 0 1 x 0 3 y 0 1 z z z Z x y z x y z x y z x x 0 7 x 0 3 y y 0 1 y 0 1 z z z

15 Roteamento usando Distance- Vector Quando um roteador receber uma tabela, ele compara com sua própria tabela e modifica as entradas nos seguintes casos: Se a tabela recebida apresentar uma rede que ele não conhece, acrescenta na tabela Se a tabela recebida tiver um caminho mais curto, o receptor substitui por esta Se o roteador emissor foi o criador de uma entrada da sua tabela, ele usa o novo valor mesmo apresentando uma distância maior. 15

16 Roteamento usando Distance- Vector Problemas com Roteamento usando Distance- Vector A informação de roteamento se propaga de forma lenta Em ambientes dinâmicos, quando novas conexões surgem, e outras são desativadas com frequência, alguns roteadores ficam com as informações inconsistentes As mensagens de atualização tornam-se enormes Todos os roteadores devem participar, senão o algoritmo não converge. 16

17 Roteamento usando Distance- Vector Problemas com Roteamento usando Distance- Vector Roteadores e linhas de comunicação estão sujeitos a falhas O algoritmo distance-vector exige que os roteadores avisem os vizinhos sobre as mudanças Se um roteador parar de funcionar, deixa de avisar seus vizinhos Solução Remover entradas velhas usando timeout (limite de tempo) 17

18 Roteamento usando Distance- Vector Vantagens Algoritmo simples e fácil de implementar Exige menos CPU (tempo de processamento) Desvantagens Tráfego pode ser alto em redes grandes Convergência lenta Difícil detectar roteadores com problemas 18

19 Roteamento usando Link-State Incialmente, cada roteador conhece a topologia completa da rede Funções: Testar continuamente o estado dos enlaces com os roteadores vizinhos Enviar a informação dos estados de seus enlaces a todos os roteadores da rede Sempre que a tecnologia permitir, as informações são enviadas em modo multicast ou broadcast (envia informações para vários roteadores simultaneamente) 19

20 Roteamento usando Link-State Vantagens Cálculo das rotas é realizado localmente, não dependendo de máquinas intermediárias Tamanho das mensagens não depende do número de sub-redes e sim do número de roteadores diretamente conectados ao roteador emissor Fica mais fácil de detectar roteadores defeituosos Convergência é muito mais rápida 0

21 Roteamento usando Link-State Desvantagens Exige bastante CPU e memória Configuração é mais fácil 1

22 Roteamento usando Link-State Ao receber uma informação de estado Roteador atualiza a sua base de dados Recalcula as rotas para todos os destinos possíveis usando o algoritmo Shortest-Path-First (SPF)

23 Algoritmo SPF A 6 B C 5 1 G D E 4 F 1 A B C D E F G A 6 B 6 1 C 5 D E 1 4 F 4 1 G 5 1 3

24 Algoritmo SPF Cálculo de Dijkstra para o nó C 1 Coloca C no caminho Examina os seus links Coloca F no caminho Examina os seus links Existe um caminho melhor para G 3 Coloca B no caminho Examina os seus links Existe um caminho melhor para E B C G 5 0 F 5 B G C 0 F G E 3 6 A 8 B E 3 C 0 G F E 3 6 O número ao lado dos nós representa o custo total desde C até aquele nó 4

25 5 Algoritmo SPF 4 Coloca E no caminho Examina os seus links B F C E 3 0 G D 5 3 A 8 O número ao lado dos nós representa o custo total desde C até aquele nó 5 Coloca G no caminho Examina os seus links B F C E 3 0 G D 5 3 A 8

26 Algoritmo SPF 6 Coloca D no caminho Examina os seus links Existe um caminho melhor para A 0 C 7 Coloca A no caminho Examina o link state de A Termina 0 C B F B F A 8 3 E D 5 G 3 3 E D 5 G 3 7 A 7 A O número ao lado dos nós representa o custo total desde C até aquele nó 6

27 Roteamento na Internet Protocolos Interior Gateway Routing Information Protocol (RIP) Open Shortest Path First (OSPF) Protocolos Exterior Gateway Border Gateway Protocol (BGP) 7

28 Routing Information Protocol (RIP) Características Roteamento Distance-Vector Projetado para redes locais, isto é, redes dotadas de broadcast (envio para todos os roteadores) Faz broadcast periódico da sua tabela de roteamento aos seu vizinhos (compartilham a mesma rede) Pode ser também usados para WAN Usa UDP 8

29 Routing Information Protocol (RIP) Operação Básica Broadcast da tabela de roteamento a cada 30s, ou quando for atualizada Mensagens: prefixos das sub-redes + distâncias Métrica: Distância número de hops (roteadores) da melhor rota entre o roteador e a sub-rede Oscilação entre caminhos: tabela é atualizada somente se a nova rota possuir distância menor que a atual 9

30 Open Shortest Path First (OSPF) Características Roteamento link-state Projetado para grandes redes IP Todos roteadores possuem a mesma base de dados (topologia) Estrutura de dados informações sobre interfaces dos roteadores + estado dos links com os vizinhos LSA (Link-State Advertisement) Distribuição: Flooding 30

31 Open Shortest Path First (OSPF) Características Melhor convergência que RIP Permite definição lógica de redes Fornece mecanismo de agregação de rotas Autenticação de rotas Não possui limitação na contagem de hops Atualização: quando ocorre alterações ou a cada 30 min. Usa multicast para enviar atualizações Métrica: custo que representa o trabalho exigido para enviar um pacote através da interface 31

32 Border Gateway Protocol (BGP) Protocolo de roteamento entre Sistemas Autônomos Técnica: Path-Vector Routing Informações sobre as redes que podem ser alcançadas e os sistemas autônomos que devem ser atravessados Definição de políticas de roteamento (evitar que um determinado caminho seja percorrido) 3

33 Exemplo: Distance Vector Usar o applet Java em e verificar a evolução das tabelas de roteamento para a topologia abaixo. 33

34 Referências bibliográficas 1. Kurose, Jame F. e Ross, Keith W. Redes de Computadores e a Internet Uma Abordagem Top Down. 4a. Edição, Addison- Wesley Ed., Tanenbaum, A. S., Redes de Computadores, 4a edição, Prentice- Hall, Seifert, Rich. The Switch Book The Complete Guide to LAN Switching Technology. Willey Ed., Sportack, Mark A. IP Routing Fundamentals, Cisco Press, Pióro, Michal e Medhi, Deepankar. Routing, Flow, and Capacity Design in Communication and Computer Networks, Morgan Kaufmann Ed.,

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