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1 unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Administração de Redes TCP/IP Roteamento: Sistemas Autônomos e EGP Prof. Dr. Adriano Mauro Cansian UNESP - IBILCE - São José do Rio Preto 2001

2 1. Introdução Roteamento: Sistemas Autônomos e EGP 1 Prof. Dr. Adriano Mauro Cansian UNESP - IBILCE - São José do Rio Preto Já discutimos a idéia de propagação dinâmica de rotas e examinamos protocolos que roteadores usam para trocar informações de roteamento. Neste material serão discutidos os conceitos de sistemas autônomos, de tal forma a entender a maneira como operam as redes e roteadores que estão sob uma autoridade administrativa. Serão analisadas as maneiras como são difundidas informações sobre acessibilidade entre redes. Para a maioria das aplicações e interconexões de redes atuais, a arquitetura básica é inadequada, porque há dificuldade em acomodar o crescimento para um número arbitrário de redes. A maior parte dos sites possui várias redes locais e vários roteadores, conectando-se uns aos outros. Como um roteador básico (core) só se conecta a uma rede única em cada site, o sistema básico só conhece uma rede naquele site. Além disso, uma interligação de rede ampla conecta conjuntos de redes gerenciadas por grupos (instituições, empresas, corporações) independentes. Uma arquitetura de roteamento deve fornecer um caminho para cada grupo controlar de uma forma independente o roteamento e o acesso. Desta forma, devemos mudar nosso conceito de arquitetura básica, ou o roteamento será subtilizado ou ineficaz. 1 Créditos: Este material, incluindo figuras, foi elaborado parcialmente com base no livro texto: Comer, Douglas E Interligação de Redes com TCP/IP Volume 1: Princípios, Protocolos e Arquitetura, 1998, Editora Campus Ltda, Capítulos 14,15 e 16. Todos os direitos reservados. Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 1

3 Rede Backbone Roteador R1 Roteador Básico Rede local 1 Rede Local 4 R2 R3 R4 Rede Local 2 Rede Local 3 Figura 1 O aumento da complexidade da interligação de redes diferentes e as suas responsabilidades de conexão. As questões determinantes são responsabilidade e capacidade. Na figura 1 alguns problemas e dúvidas aparecem nitidamente: O roteador R4 é o mais próximo associado à rede local 4, mas está a 2 passos da rota do roteador básico mais próximo. Assim, R4 depende do roteador R3 para rotear pacotes de/para a rede 4. A questão é que R4 não pode assegurar acessibilidade à rede local 4 sozinho. O roteador R3 está a um passo da rota do sistema básico, e pode garantir a passagem de pacotes para o backbone, mas não se conecta diretamente à rede 4. Assim, parece ser incorreto atribuir a R3 a responsabilidade pela rede 4. Para solucionar este tipo de problema será preciso introduzir um novo conceito sistemas autônomos. 2. Autonomous System (AS) O dilema de decidir qual roteador deve transmitir as informações de acessibilidade ao sistema básico surgiu porque só consideramos os mecanismos de uma arquitetura de roteamento de questões de rede e não as questões administrativas. Para fins de roteamento, um grupo de roteadores controlado por uma única autoridade é chamado de um sistema autônomo ou autonomous system (AS). Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 2

4 De maneira simplificada, os sistemas autônomos substituem as redes locais, para efeitos de roteamento. Backbone... R1 R2 Rn AS1 AS2 ASn Figura 2 - Arquitetura de uma interligação em redes com sistemas autônomos. Cada AS consiste em várias redes e roteadores sob uma mesma autoridade administrativa Para tornar redes ocultas dentro de sistemas autônomos acessíveis pela Internet, cada AS deve concordar em anunciar a outros sistemas autônomos as informações sobre a acessibilidade da sua rede. Em uma arquitetura básica, é vital que cada AS propague as informações para um roteador básico (core). Geralmente um AS assume a responsabilidade de anunciar rotas, e interage com um dos roteadores básicos. Os limites entre sistemas autônomos devem ser bem definidos para permitir que os algoritmos de roteamento tomem as decisões de roteamento. Por exemplo: o AS de uma empresa pode preferir não rotear pacotes por meio de um AS de outra empresa, ainda que as duas redes se conectem diretamente. Para possibilitar que os algoritmos automatizados de roteamento distingam os AS, a cada sistema é atribuído um número de sistema autônomos (AS number), pela mesma autoridade encarregada de atribuir os endereços IP. Quando dois roteadores trocam informações de roteamento e acessibilidade da rede, as mensagens carregam o identificador do AS que o roteador representa. Em resumo: Cada conjunto de redes e roteadores gerenciado por uma autoridade administrativa é considerado um único autonomous system (AS). Todos os sistemas autônomos devem fornecer informações sobre a sua acessibilidade aos roteadores básicos da Internet. Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 3

5 3. Exterior Gateway Protocol EGP Dois roteadores que trocam informações sobre roteamento são considerados vizinhos externos se pertencerem a dois sistemas autônomos diferentes, e vizinhos internos, se pertencerem ao mesmo sistema autônomo. Protocolo que os vizinhos externos usam para anunciar as informações sobre acessibilidade a outros sistemas autônomos Exterior Gateway Protocol (EGP) Roteadores que usam o EGP chamados de roteadores externos, ou roteadores de núcleo (core routers). Na Internet o EGP é particularmente importante porque os sistemas autônomos usam-no para anunciar ao sistema básico as informações sobre acessibilidade. Sistema autônomo 1 R1 EGP R2 Sistema Autônomo 2 Figura 3 Conceito de dois roteadores externos (de borda) R1 e R2, usando EGP para anunciar redes em seus sistemas autônomos, depois de recolher as informações. O EGP possui 3 características principais: Suporta um mecanismo de aquisição de vizinho, que permite que um roteador solicite a outro que concorde que ambos devem comunicar informações sobre acessibilidade. Dizemos que um roteador adquire um par EGP ou adquire um vizinho EGP. Os pares EGP são vizinhos apenas porque trocarão informações sobre roteamento e não existe noção de proximidade geográfica. Um roteador testa continuamente se os vizinhos EGP estão respondendo. Os vizinhos EGP periodicamente trocam informações sobre acessibilidade da rede, passando mensagens de atualização do roteamento. Existem 9 tipos de mensagens EGP e uma resposta de erro. São elas: Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 4

6 Tipo de mensagem EGP Acquisition Request Acquisition Confirm Acquisition Refuse Cease Request Cease Confirm Hello I heard you Pool Request Routing update Error Descrição Solicita ao roteador que se torne um vizinho (peer) Resposta positiva à solicitação de aquisição Resposta negativa à solicitação de aquisição Solicita fim da relação de vizinhança Resposta de confirmação da solicitação de fim de vizinhança Solicita ao vizinho que responda se estiver vivo Resposta à mensagem de hello Solicita informação de atualização de roteamento da rede Informação sobre acessibilidade da rede Resposta a uma mensagem incorreta Rede comum EGP usado G1 G2 Figura 4 Roteadores em dois sistemas autônomos usando o EGP para comunicar informações sobre a acessibilidade da rede. Uma mensagem de acessibilidade especifica os roteadores de uma rede comum a ambos os sistemas e destinos acessíveis por meio daqueles roteadores. Um roteador externo envia uma mensagem de atualização do roteamento para transmitir informações sobre as redes acessíveis ao seu vizinho do EGP. O roteador recolheu as informações e as está tornando disponíveis para um roteador de outro sistema autônomo. Um roteador que executa EGP pode relatar dois tipos de acessibilidade para um par. Primeiro tipo consiste em redes de destino inteiramente acessíveis dentro do AS do roteador. Segundo tipo consiste de redes de destino que o roteador reconhece, mas que se encontram além dos limites de seu AS. Importante o EGP não permite que um roteador arbitrário anuncie acessibilidade a uma rede de destino arbitrária. A restrição limita um roteador a anunciar apenas os destinos para os quais é uma autoridade. Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 5

7 Isto é: o EGP restringe um roteador (não-básico) a anunciar apenas as redes inteiramente acessíveis a partir de seu AS. Esta regra é chamada de restrição a terceiros do EGP (third part restriction) existe para controlar a propagação de informações, e permite que cada AS escolha exatamente a forma de anunciar a acessibilidade. Este material não discute detalhadamente o formato das mensagens e do cabeçalho das mensagens EGP trocadas pelos roteadores. Para maiores informações e uma discussão detalhada das mensagens EGP, consulte Comer, Douglas E Interligação de Redes com TCP/IP Volume 1: Princípios, Protocolos e Arquitetura, 1998, Editora Campus Ltda, Cap. 15, item 15.6 a Métrica a partir do receptor Ao contrário da maior parte dos protocolos que difundem informações sobre roteamento, o EGP não relata seus próprios custos para alcançar as redes de destino. Em vez disso mede as distâncias a partir da rede básica comum. Desta forma, todas as distâncias são corretas a partir da perspectivas do par. Fronteira da rede básica Rede de origem Para o vizinho, em outro AS R1 R2 Executa o EGP R3 Rede 1 Rede 2 Rede 3 R4 Autonomous System Rede 4 Figura 5 Exemplo de um sistema autônomo. O roteador R2 executa o EGP em nome do AS. Ele relata as distâncias a todas as redes medidas a partir da rede básica, e não a partir de sua própria tabela de roteamento. Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 6

8 O roteador R2 deve comunicar a acessibilidade para as redes 1 a 4. Ele cita a rede 1 sendo acessível através de R1, as redes 3 e 4, através de R3 e a rede 2 através de R2. A partir da perspectiva de R2, a rede 2 localiza-se na distância zero (0). Entretanto, ele informa a rede 2 a uma distância 1, que é a distância medida a partir da rede básica. 4. Restrição do EGP O EGP restringe os roteadores, permitindo que eles anunciem apenas as redes de destino inteiramente acessíveis dentro do AS do roteador. Entretanto, existe uma limitação importante imposta pelo EGP: O EGP não interpreta quaisquer distâncias métricas que aparecem nas mensagens de atualização de roteamento. O EGP usa o campo de distância que possui para determinar se um caminho existe o valor não pode ser usado para calcular o caminho mais curto entre duas rotas, a menos que os roteadores estejam contidos dentro de um mesmo AS. Quando um roteador toma conhecimento da existência de uma rede em outro AS, ele não consegue uma medida universalmente aceita da distância portanto não deve passar esta medida adiante. Anunciar a acessibilidade com o EGP é como o roteador dizer: meu sistema autônomo fornece o caminho para esta rede. Não há como o roteador dizer: meu AS fornece um caminho possível para esta rede. O EGP não pode ser usado como algoritmo de roteamento. Mesmo se um roteador estiver a par da existência de duas rotas diferentes para a mesma rede, ele não pode saber qual a rota mais curta. Em resumo: Como o EGP só difunde informações sobre a acessibilidade, ele restringe a topologia de qualquer interligação em redes que esteja usando o EGP para uma estrutura em árvore, onde o sistema básico é a raiz. Não há loops entre os sistemas autônomos conectados ao sistema básico. O EGP tem vários pontos fracos. Várias tentativas de produzir versões melhoradas do EGP falharam, de forma que ele continua em uso da forma como foi especificado. Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 7

9 Os autores Lougheed e Rekhter [RFC-1105] descreveram o BGP Border Gateway Protocol, um protocolo semelhante ao EGP usado pela NFSNET e muito utilizado atualmente. O BGP passou por 3 revisões profundas e as últimas versões aprecem nos RFCs 1163, 1267 e Para uma maior discussão sobre as restrições do EGP, consulte Comer, Douglas E Interligação de Redes com TCP/IP Volume 1: Princípios, Protocolos e Arquitetura, 1998, Editora Campus Ltda, Cap. 15, item Anotações: Arquivo: 2001net-roteamento-2.pdf Prof. Adriano Mauro Cansian Administração de Redes TCP/IP Roteamento, AS / EGP - 8

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