Redes IP II: Estudo de Caso de Viabilidade de Implantação de Protocolos de Roteamento Internos

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1 Redes IP II: Estudo de Caso de Viabilidade de Implantação de Protocolos de Roteamento Internos Este tutorial tem por objetivo apresentar o estudo de caso de implantação do protocolo de roteamento interno dinâmico OSPF, em um sistema autônomo em específico. Foi desenvolvido um ambiente de testes que simula as características reais da rede. Assim, em tal ambiente, implantou-se o OSPF com características particulares de configuração, devido às necessidades da rede. Após a implantação do protocolo, realizaram-se simulações que resultaram em várias alterações na topologia, que podem vir a acontecer na rede em real. Dessa forma, foi possível observar como o OSPF reagiu a tais mudanças. Também, com os resultados advindos dos testes práticos realizados, foi possível validar características intrínsecas do protocolo. Por fim, após a análise dos resultados, verificou-se que a utilização do OSPF na rede real traria características como estabilidade, convergência rápida e facilidades na adição de novos pontos de roteamento, ou seja, a rede ganharia principalmente em escalabilidade. Os tutoriais foram preparados a partir do trabalho de conclusão de curso Estudo Topológico da Rede da Sul! Internet Região Canoinhas e suas Limítrofes, Verificando a Viabilidade de Implantação de Protocolos de Roteamentos Internos, elaborado pelo autor, e apresentado à Fundação Universidade do Constado UnC para a obtenção do título do curso de Engenharia em Telecomunicações. Foi orientador do trabalho o Prof. Gianfranco Muncinelli, M.Sc. Este tutorial parte II apresenta os procedimentos metodológicos usados, o detalhamento do estudo de caso, os resultados alcançados e sua análise, e as conclusões do trabalho realizado. Danilo Voigt Engenheiro em Telecomunicações pela Universidade do Contestado (UnC, 2011), tendo também realizado intercâmbio pela Fundación Universitaria San Martín da Colômbia (2009) Atuou como Professor nas áreas de eletrônica, hardware, programação e ferramentas Microsoft e Adobe em escolas técnicas. Atualmente está na empresa Sul!Internet onde é responsável pelas áreas de gerenciamento de rede e supervisão de serviço help-desk para carteira residencial e corporativa nas regiões norte de Santa Catarina e sul do Paraná. Hoje foca as atenções para as áreas de roteamento WAN e gerência de redes, tendo feito o curso preparatório para o exame Cisco CCNA pela PUC-PR. É também membro do Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). danilovoigt@gmail.com 1

2 Categoria: Banda Larga Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 09/07/2012 2

3 Redes IP I: Introdução Apresentação do Tema À medida que a internet cresce, as redes de operadoras de telecomunicações e provedores de internet também (STALLINGS, 2003). Assim, com o crescimento de tais estruturas, conforme for o método de roteamento empregado por essas empresas, podem-se encontrar alguns problemas referentes à escalabilidade, ou seja, haverá uma dificuldade exponencial na administração da rede e, dependendo do nível do crescimento, tornar-se-á praticamente impraticável o gerenciamento de tal estrutura. Com isso, o roteamento recebe uma atenção especial nesses casos e, quando se comenta em roteamento, logo se associa à camada de rede. A camada de rede possui a função de rotear os pacotes de uma interface para outra de saída. Dentro de tal camada se encontra o algoritmo de roteamento, que é a parte do software responsável pela decisão sobre a linha de saída a ser utilizada na transmissão do pacote de entrada. O roteamento pode ser efetuado de duas formas (TANEMBAUM, 2003): O primeiro método se utiliza da intervenção humana para realizar a escolha das rotas e a atualização da tabela de roteamento. Tal técnica é conhecida como roteamento estático. Em algoritmos de roteamento estáticos, as rotas mudam muito lentamente ao longo do tempo, muitas vezes como resultado de intervenção humana (por exemplo, uma pessoa editando manualmente a tabela de repasse do roteador) (KUROSE; ROSS, 2009, p. 277). O segundo método - os algoritmos dinâmicos - toma decisões de roteamento quando há alterações de topologia, tráfego, número de hops e tempo de transmissão da informação em um determinado tempoδt segundos. As ações são realizadas por um software, ou seja, sem a intervenção humana (TANEMBAUM, 2003). Portanto a finalidade de um algoritmo de roteamento é simples: dado um conjunto de roteadores conectados por enlaces, um algoritmo de roteamento descobre um bom caminho entre o roteador de fonte e o roteador de destino. Normalmente, um bom caminho é aquele que tem o menor custo (KUROSE; ROSS, 2009, p. 276). Os protocolos citados anteriormente estão contidos dentro da classe IGP Interior gateway Protocol. Protocolos IGP são usados para troca de informações entre routers pertencentes a um mesmo sistema autônomo AS Autonomous System - (Sistema Autônomo), que é uma coleção de redes sob um mesmo domínio administrativo. Já protocolos EGP Exterior Gateway Protocol - são utilizados para comunicação entre os AS s distintos (FILIPPETTI, 2008). Dentro da classe de algoritmos de roteamento internos, os mais utilizados são os seguintes: RIP, OSPF, IGRP EIGRP, IS-IS. Alguns destes são abertos, já outros são proprietários de grandes fabricantes de equipamentos de redes. Os protocolos citados podem adotar um método denominado de estado do enlace, para definir suas rotas, ou outro, que se designa vetor de distância (TANEMBAUM, 2003). Neste trabalho, pretende-se estudar os protocolos que foram citados nos parágrafos anteriores, para assim, verificar se é viável a implantação dos mesmos na rede da Sul! Internet Canoinhas (Provedor de internet e fornecedora de serviços de internet banda larga residencial, links dedicados empresarias e VoIP). Também, com os resultados obtidos, constatar principalmente a escalabilidade, pois esta característica é desejável. 3

4 Delimitação do Problema Em uma rede de dados de médio a grande porte há muitos dispositivos a serem monitorados e configurados e roteadores com inúmeras rotas existentes, principalmente se é empregada na rede o roteamento estático. Tal método requer constante manutenção da tabela de roteamento e, também, torna difícil a escalabilidade da rede. Destaca-se quando um link para de funcionar ou está com uma carga de dados perto do limite. Se for empregado o roteamento estático, a atualização da tabela de roteamento pode ser lenta, pois é necessária a intervenção humana nesta ação. Dessa forma, é imprescindível que um administrador de rede fique constantemente monitorando a rede, para assim, quando verificar problemas como os citados anteriormente, efetuar a alteração das rotas. Dessa forma, a rede pode ter problemas relacionados a desempenho. Outro problema que surge na utilização de roteamento estático é com relação à escalabilidade, pois a adição de novos dispositivos e links ocasiona a criação de novas rotas. Com isso, é necessária a atualização das tabelas de roteamento. Tal processo deve ser feito pelo administrador da rede. Isso pode se tornar trabalhoso e complexo, dependendo da abrangência da rede. Com a utilização de protocolos de roteamentos dinâmicos, seria possível tornar a rede mais fácil de administrar, como também, tornar mais escalável? Justificativa Na comunicação entre um mesmo sistema autônomo, conforme for o nível de complexidade, alguns pontos podem se tornar difíceis de administrar. Destaca-se o roteamento dos pacotes entre os roteadores. O tipo de roteamento empregado pode influenciar positivamente ou negativamente em alguns aspectos como estabilidade, escalabilidade, administração e desempenho. Assim, percebe-se a importância que se deve dar ao roteamento. Quando as rotas de uma rede são bem definidas e administradas, a chance de sucesso no bom funcionamento é significativamente maior. Uma característica importante na utilização do roteamento dinâmico é a estabilidade que se pode obter conforme a escolha do algoritmo. Devido ao fato que certos protocolos apresentam uma rápida atualização nas suas tabelas de roteamento, os mesmos terão facilidade em se adequar às mudanças que podem ocorrer na topologia da rede, devido a algum problema em um link ou roteador (TANEMBAUM, 2003). A Engenharia de tráfego também pode aproveitar-se do emprego de protocolos de roteamento dentro de uma AS. O algoritmo é capaz de realizar o balanceamento de carga entre os links, ou seja, o mesmo irá escolher as rotas que estão com menos tráfego, obtendo assim uma melhora no desempenho da rede. Outro fator que se destaca é a escalabilidade que, sem dúvida, possui uma importância ímpar na escolha do método de roteamento nas redes, principalmente naquelas com uma escala entre média e grande, pois a configuração e manutenção no roteamento pode tomar um tempo precioso na administração que, em muitas vezes, é inexistente. Com isso, o uso de roteamento dinâmico pode facilitar tal configuração, culminando assim em uma rede escalável. Fazendo o uso das informações demonstradas nos parágrafos anteriores, pretende-se verificar os resultados da rede após implantação de protocolo de roteamento interno, evidenciando-se a escalabilidade da rede. 4

5 Objetivos O objetivo geral deste trabalho é investigar a influência de protocolos de roteamento internos dinâmicos, na característica escalabilidade, de um sistema autônomo. Os objetivos específicos são: Descrever a topologia atual empregada pelo sistema autônomo em estudo; Analisar protocolos de roteamento internos dinâmicos; Determinar qual protocolo de roteamento interno atende às necessidades exigidas pela rede; Verificar resultados da rede simulada, após implementação do protocolo de roteamento interno dinâmico; Avaliar a utilização de protocolos de roteamento internos dinâmicos na rede real do sistema autônomo. Tutoriais O tutorial parte I apresentou o embasamento teórico do estudo de caso, com ênfase nos fundamentos das Redes IP, nos algoritmos de roteamento e nos protocolos de roteamento. Este tutorial parte II apresenta os procedimentos metodológicos usados, o detalhamento do estudo de caso, os resultados alcançados e sua análise, e as conclusões do trabalho realizado. 5

6 Redes IP II: Procedimentos Metodológicos Para realização deste trabalho, a metodologia utilizada será uma mescla de dados teóricos com resultados de aplicações práticas dos protocolos de roteamento. Objetivando que seja possível voltar em alguma etapa do trabalho, sem que o restante tenha alguma influência negativa, está sendo usado um método de hierarquias de etapas, onde pode-se voltar a qualquer ponto do trabalho para fazer algum refinamento, quando necessário. Na Figura 1 segue a organização das etapas do trabalho, no ciclo que foi citato anteriormente. Figura 1: Ciclo de vida do trabalho Primeiramente será realizado um estudo bibliográfico com livros, revistas, periódicos e materiais digitais que estão dentro do escopo do trabalho. Para assim, unir todas as informações consideradas relevantes acerca do assunto. Após o estudo referente a protocolos de roteamento internos dinâmicos, será efetuado um detalhamento do sistema autônomo em questão. Assim, será possível conhecer as características da rede. Dentre as características, as principais que serão minuciadas são a topologia, principais pontos de roteamento existentes e as necessidades pontuais. Tendo clara a estrutura da rede em estudo, a próxima etapa será a escolha do protocolo de roteamento interno dinâmico que melhor alcançará o objetivo definido, ou seja, a escalabilidade. Implementação do protocolo de roteamento em uma rede simulada, que possua as mesmas características da rede real em estudo. Quando a rede simulada estiver rodando o protocolo, já se podem realizar testes práticos como desligamento proposital de link s, adição de novos pontos de roteamento na rede e inclusão de tráfegos na rede. Observar o comportamento da rede, principalmente elucidando a estabilidade da rede rodando o protocolo, uso de CPU dos roteadores, conferência de criação de loops de roteamento e tempo de convergência. Conferir os resultados obtidos com os testes realizados, destacando-se a escalabilidade da rede. Verificando a viabilidade da utilização de protocolos de roteamento internos dinâmicos na rede real. Para se certificar que é viável usar tal protocolo citado, o mesmo deve atender as características citadas no item anterior. Armazenar os resultados referentes à implementação do protocolo e reiterar as considerações finais relevantes com relação ao desenvolvimento do trabalho. Principalmente citando quais influências o sistema autônomo terá, usando protocolos de roteamento. 6

7 Redes IP II: Estudo de Caso Optou-se em se realizar um estudo de caso do sistema autônomo em questão. Objetivando, dessa forma, conhecer afundo as características da rede para que assim, seja possível garantir a escolha correta do protocolo de roteamento interno que será usado no desenvolvimento do trabalho. Estudo da Rede A fim de se conhecer as necessidades da rede que está sendo examinada, foi realizado um estudo geral da rede de backbone do sistema autônomo. Ou seja, os pontos finais, onde é realizada a conexão de última milha, não foi levada em consideração. Isso se deve à complexidade que traria para se fazer a avaliação da rede por completo. O estudo do sistema autônomo, com todos os pontos, e possível implantação de protocolo de roteamento interno podem ser tratados em estudos posteriores a esse. No estudo realizado, pode-se observar que a topologia da rede abrange 8 cidades. Por motivo de sigilo, os nomes das cidades foram trocados por letras nas imagens que seguem em frente. Os links entre tais cidades são compostos por uma mescla de fibra ótica com micro-ondas. Entretanto, a conexão com o ponto de roteamento principal, ou seja, os roteadores de borda são conectados com fibra ótica até a cidade de Curitiba. Para que seja possível vislumbrar de uma forma mais clara a estrutura deste sistema autônomo, segue na Figura 2 uma topologia com os meios de transmissão usados entre as cidades e, também, os pontos onde há as saídas para o ponto central de roteamento. No ponto final de roteamento há conexão com os PTTs (Ponto de Troca de Tráfego, cuja principal função é realizar a interconexão entre ASs que compõe a internet brasileira) do Paraná, São Paulo, Santa Catarina e Goiânia. Assim, após os dados serem roteados até o ponto final, os mesmos saem para a grande rede mundial de computadores. Além, é claro, do ponto final, percebe-se que o ponto A é um dos mais importantes no papel de roteamento, pois, praticamente todo o tráfego oriundo das limítrofes passa pelos pontos de roteamento dessa cidade. Figura 2: Topologia geral da rede 7

8 Verificando a topologia da rede em questão, percebe-se que a utilização de protocolos de roteamento internos dinâmicos agregaria positivamente em duas questões: com relação à criação de linksredundantes e, também, a escalabilidade. Como se encontra neste momento, utilizando rotas estáticas, a adição de novos pontos de roteamento pode se tornar complexa devido à abrangência da rede, pois em cada ponto de roteamento há um grande número de rotas estáticas. Entretanto, é importante citar que, para se alcançar o que foi comentado no parágrafo anterior, dependerá de qual protocolo de roteamento usar. Assim, com o que foi detalhado no embasamento teórico e elucidando as características da rede, será possível determinar o protocolo mais adequado para esse caso, em específico. Escolha do Protocolo de Roteamento Na escolha de qual protocolo a ser utilizado, foram levados em consideração alguns pontos como escalabilidade, aplicabilidade, tempo de convergência e robustez. Porém, evidenciando-se a escalabilidade, devido ao principal escopo do trabalho. Como foi explanado no decorrer do referencial, o protocolo RIP se mostrou limitado com relação à escalabilidade, devido o seu número máximo de saltos ser 16. Seu tempo de convergência é alto com relação aos outros e, por fim, possui problemas de robustez, principalmente a facilidade de criação deloops na rede. Um ponto positivo a se destacar é com relação a sua aplicabilidade, pois, praticamente, todos os fabricantes de roteadores suportam tal protocolo. O protocolo proprietário da Cisco EIGRP possui melhorias relevantes com relação à escalabilidade e tempo de convergência. Outra vantagem desse protocolo, que o diferencia do RIP, é na escolha da melhor rota: não leva somente em consideração o número de saltos, mas, largura de banda, atraso e carga. Porém, o EIGRP é proprietário da fabricante de roteadores CISCO, ou seja, só funciona em roteadores do referido. Na rede em questão há roteadores de outro fabricante, impossibilitando, dessa forma, a implementação do mesmo. Já o OSPF, como foi mostrado, possui como principal característica intrínseca o suporte à escalabilidade, além disso, consegue um tempo de convergência superior a outros. E por se tratar de um algoritmo, o estado do enlace consegue, praticamente, inibir os loops de roteamento. Por padrão, o OSPF leva a largura de banda como parâmetro na escolha da melhor rota. Possui outra característica importante: links de backup. Como o OSPF é um protocolo já bem difundido e proposto pelo IETF, o mesmo está presente em, praticamente, todos os roteadores do mercado. Os roteadores que estão em uso na AS em questão possuem suporte ao OSPF. Dessa forma, neste momento, a escolha do OSPFé a mais indicada. Porém, nada impede que à frente outro protocolo seja indicado, ou também, a utilização em conjunto. Com isso, percebe-se que o OSPF é o protocolo que vai atender o maior número de requisitos e, principalmente, a escalabilidade. Os roteadores presentes na rede em questão são do fabricante Mikrotik e utilizam do routerios como sistema operacional. Os modelos de roteadores que estarão rodando o OSPF serão tratados com detalhes significativos no desenvolvimento do trabalho. 8

9 Pontos Principais de Roteamento Neste momento, faz-se uma apresentação mais voltada à topologia de roteamento da rede em estudo. Na figura em que se apresentava a topologia geral, apenas visualizaram-se as cidades atendidas, os meios de transmissão usados e os pontos de saída para a internet. Já na Figura 3, mostra-se a topologia da rede, apenas levando em consideração os pontos de roteamento. Como se pode observar na topologia empregada, alguns pontos possuem papel principal no roteamento. Inicia-se pelo ponto D. Este recebe o tráfego dos roteadores A, B, C, F e E. Todas as rotas estão configuradas estaticamente. Quando o tráfego chega ao roteador de D, o mesmo vai até o PIX-PR e, posteriormente, passa pelo BGP e internet. Já o roteador D recebe todo o tráfego oriundo de I, J e H, também com todas as rotas configuradas estaticamente. Após o tráfego, segue para o BGP e internet. Outro ponto de repetição importante observado na topologia é o D, pois o mesmo possui links com todos os outros pontos. Logo, percebe que as tabelas de roteamento dos roteadores de J, D e A possuem um maior número de rotas, como também as principais. Da forma em que se encontra a rede, se um dos links principais cair ou se for necessário fazer a adição de um novo link, como também, fazer um balanceamento de carga, só será possível fazer com a intervenção humana e adicionando novas rotas estáticas. É importante mencionar que a complexidade de gerenciamento de tantas rotas e, também, os tempos de convergência lentos vão afetar negativamente a rede. Características dos Links Figura 3: Topologia de roteamento Como o protocolo de roteamento escolhido para realizar a implantação na rede foi o OSPF e o mesmo possui como parâmetro a largura de banda para fazer a escolha da melhor rota, torna-se necessário discriminar as velocidades dos enlaces da rede. 9

10 Neste sistema autônomo em questão, percebe-se que se constituem 3 saídas para a internet. Duas saídas próprias e uma saída pela estrutura de uma operadora. O link de saída do ponto D possui 150 Mbit/s, já o link do ponto J possui 50 Mbit/s e o link da outra operadora possui 20 Mbit/s. Para que seja visualizada, de uma forma mais clara, a capacidade dos links da rede e sua carga, seguem na Figura 4 tais informações. Como se observa, há variação considerável na capacidade e nas cargas dos enlaces, como já relatado anteriormente. O maior tráfego é repassado através do roteador de D. O restante é redirecionando através de roteamento manual para o roteador J e para o roteador A, com o link da outra operadora. Na hora de configurar o OSPF, será necessária uma perícia com relação à determinação dos custos, pois, se isso não for ajustado corretamente, o OSPF realizará o roteamento para o link com maior capacidade e, neste caso, para o roteador de D. Assim, para que seja realizado o balanceamento de carga entre os links, as configurações de custos diferentes devem ser efetuadas. Figura 4: Capacidade dos links e carga Também, devido a algumas necessidades de largura de banda disponível em determinados links, onde há necessidade de priorização de tráfego, para certos clientes. Será necessário fazer com que o custo destes links seja mais alto para determinados tipos de tráfegos, especialmente para clientes residenciais. Principalmente o enlace entre C e o roteador de D deverá executar tal formatação, pois o mesmo é utilizado para passar tráfego de clientes corporativos. Verificando o que foi levantado no estudo acerca da rede, percebe-se uma complexidade considerável para realizar a implantação em uma topologia como a citada. Entretanto, os benefícios para tal ação poderá ter grande valia em vários segmentos da rede. E é válido comentar que com tal implantação, o que está sendo buscada é a escalabilidade da rede, pelos diversos motivos já comentados no decorrer do trabalho. 10

11 Redes IP II: Apresentação dos Resultados Inicia-se a apresentação dos resultados da implementação do protocolo de roteamento em uma rede simulada, com as mesmas características da rede real em estudo. Ou seja, foram preservadas as capacidades dos links e da topologia. Para criar o ambiente de testes, foram utilizados roteadores do mesmo fabricante que operam na rede real. Foram realizados testes de quedas de links, remoção de roteadores e, também, adição dos mesmos, verificando, assim, a ação do protocolo. Para observar o funcionamento do OSPF, serão demonstradas as tabelas de roteamento de certos roteadores. Utilizou-se a ferramenta Traceroute, objetivando observar os saltos dos pacotes, como também, se o OSPF está convergindo corretamente e as rotas que o mesmo está usando. À seguir, apresenta-se o detalhamento sobre o ambiente de testes que foi constituído. Ambiente de Testes O ambiente de testes foi criado, usando roteadores do mesmo fabricante, que se utiliza na estrutura de backbone da rede em estudo. Tal fabricante é Mikrotik routers boards. Todos os modelos de roteadores utilizados possuem o suporte e a versão 2 do OSPF. Assim, seguem as quantidades e modelos que estão presentes no ambiente: 1 RB1200; 4 RB493; 3 RB433; 2 MK450; Com relação aos links, foi preservada a capacidade original dos mesmos, pois para uma análise válida do funcionamento do OSPF, isso era necessário, pelo fato que um dos parâmetros de decisão da melhor rota é a largura de banda do enlace. Com relação à estrutura lógica, também foi feita uma configuração de IPs semelhante à utilizada na rede que foi analisada, pois tal numeração pode influenciar na escolha dos roteadores designados. Após definir a numeração de endereçamento lógico, realizou-se a configuração das interfaces dos roteadores, para que fosse possível a comunicação dos dispositivos ponto a ponto. Feito os testes dos equipamentos diretamente conectados, usando a ferramenta ping, passou-se a implantação do OSPF versão 2. Em frente, segue uma lista, em ordem progressiva, das etapas feitas até a conclusão da implantação do OSPF. É importante elucidar que tais etapas devem ser realizadas em todos os roteadores na rede, exceto pela definição de rotas padrões e distribuição das mesas, que só são necessárias no ponto em que se realiza a conexão intra-as. Configuração do OSPFID; Determinação da autenticação do OSPF; Mudança dos pesos; Formatação de tempos de Hello e dead time; 11

12 Anúncio das redes; Configuração das áreas; Desabilitar sumarização automática; Definir rotas default; Redistribuir rotas default; Verificação da tabela de rotas. Testes Práticos O primeiro teste realizado foi no roteador de D. Pode-se observar na Figura 5 a tabela de rotas de tal roteador. As rotas que foram criadas dinamicamente pelo OSPF são precedidas pela sigla DAo. Já as rotas com a sigla DAc são os pontos conectados diretamente. Na coluna distance, verifica-se outra característica do OSPF: sua distância administrativa. Minuciando a Figura 5, observa-se que a mesma possui rotas para todos os roteadores, exceto para as redes de F e E. Isso ocorre devido ao fato que tais roteadores não foram anunciados pelo OSPF. Tal decisão foi tomada porque esses dois pontos seriam indiferentes na operação do protocolo de roteamento, pois o tráfego oriundo de todas as cidades não precisa passar por tais roteadores. Usando a ferramenta Traceroute do ponto de D até PIX-PR, o caminho determinando pelo protocolo é via D. Figura 5: Rota de D até PIX-PR Já na Figura 6 foi simulada uma queda no link entre PIX-PR e o roteador D. Com isso, foi possível verificar a capacidade do OSPF em determinar um novo caminho até o ponto final. Assim, fazendo o uso do Traceroute, notou-se que o protocolo adequou-se à nova topologia e propagou uma nova rota padrão. Na Figura 6 destaca-se o caminho escolhido com uma linha mais densa. 12

13 Figura 6: Rota de D via J Para realizar um teste de como o OSPF reagiria à adição de um novo ponto de roteamento na rede, conectou-se um novo roteador atrás do dispositivo de C. Na Figura 7 verifica-se claramente a localização do novo roteador. Exibe-se, também, a tabela de rotas do novo ponto logo após a sua conexão. Como o protocolo leva alguns segundos para redistribuir a nova rota, a tabela apenas encontra-se com as rotas diretamente conectadas. Entretanto, quando o OSPF cria seu novo mapa topológico, e cria a nova adjacência, a tabela de roteamento é atualizada. Dessa forma, na Figura 8, mostra-se o novo ponto, já com sua tabela de rotas completa, com saídas para todas as redes. Na mesma figura já se realizou um teste com o Traceroute até PIX-PR e percebeu-se que o OSPF definiu o caminho via D. É fundamental ressaltar que todas as rotas foram obtidas através do protocolo OSPF, ou seja, nada foi criado estaticamente. Figura 7: Novo ponto de roteamento adicionado 13

14 Figura 8: Novo ponto com tabela de rotas Objetivando testar a capacidade do novo ponto em convergir para uma nova rota, caso haja algum problema no link, em que normalmente o novo ponto tem como rota default, foi realizada uma queda proposital entre os enlaces de D o PIX-PR. Assim, na Figura 9, observa-se que o OSPF utilizou-se da sua rota de backup, e os pacotes oriundos do novo ponto agora saem pelo link que ligam J e o PIX-PR. Figura 9: Novo ponto adicionando saindo por J Também foram efetuados testes, usando a ferramenta Traceroute, do roteador PIX-PR para o roteador de J. Devido às configurações de custos que foram efetuadas, os dados devem passar pelo caminho de J. Na Figura 10 visualiza-se que o caminho para chegar até o ponto de I é através de J. 14

15 Também foi realizada uma simulação de quando há a queda do link entre os pontos de J e PIX-PR, para verificar a convergência das rotas do roteador PIX-PR para os outros pontos da rede. Dessa forma, segue a Figura 11. Logo, verifica-se que o OSPFrealizou a convergência e usou a rota até D para chegar a I. Figura 10: PIX-PR via J Figura 11: Rota PIX-PR saindo por D A fim de se conhecer o uso de processamento e banda do OSPF, mostra-se, na Tabela 1, os valores obtidos através do monitoramento dos dispositivos que estão rodando o OSPF. Tais valores podem variar de acordo com a abrangência da rede o os fabricantes de roteadores. Vale ressaltar que esses valores são aproximados, pois há uma variação considerável dos mesmos. Assim, foi realizada uma média entre todos os roteadores da rede. 15

16 Outro fator relevante é que o estado de adjacência só acontecerá em momentos de adição de novos pontos ou se algum roteador for desligado. Logo, quando o mesmo for religado, acontecerá a adjacência. Já a alteração de topologia só acontecerá se algum roteador parar de funcionar, ou também, um novo ponto de roteamento for adicionando na rede. Assim, na maior parte do tempo, o estado de trocas de hello irá operar consumindo, relativamente, baixa largura de banda em comparação com os outros estados e, também, baixo processamento. Tabela 1: Comparação estados do OSPF AÇÃO *USO CPU **TRÁFEGO MONITORADO Adjacência 6% 53 Kbit/s Estado de Normal 3% 2 Kbit/s Alteração de topologia 4% 42 Kbit/s *Monitoramento através de uma ferramenta especifica do roteador **Monitoramento através das interfaces em uso. 16

17 Redes IP II: Análise dos Resultados Após fazer a apresentação dos resultados alcançados neste trabalho, os mesmos serão minuciados e contextualizados com a teoria que envolve o assunto em estudo. A partir das figuras mostradas no item anterior, pode-se notar que o protocolo proposto para se realizar a implantação na rede em questão, apresentou informações relevantes. Dessa forma, será possível validar diversos pontos que foram comentamos ao longo do referencial teórico do trabalho. O primeiro ponto a se destacar foi que o OSPF cumpriu o requisito de ser interpelável pois, o mesmo foi utilizado em roteadores de modelos diferentes e, mesmo assim, não se encontrou nenhum problema de incompatibilidade no momento de sua configuração. Outro resultado importante foi com relação à distribuição das rotas default, pois, no estudo de caso, pensou-se em particularidades da rede e do protocolo, que o mesmo não teria a capacidade de distribuição das rotas padrões pelo sistema autônomo. Entretanto, aplicando o que foi verificado em várias bibliografias, para usar o comando de distribuição de rotas default no roteador que faz a conexão intra- AS, todos os pontos de roteamento receberam atualizações da rota padrão. Como foi citado no texto, quando o OSPF foi pensando, o mesmo deveria ter a capacidade de ser convergente. Assim, várias situações foram simuladas nos testes práticos, onde links preferenciais do OSPF tiveram quedas. Dessa forma, quando isso ocorria, visualizou-se, com o Traceroute, que em média de 10 segundos a rota de backup era a utilizada. O protocolo em estudo já cria rotas secundárias, isso ocorre se a topologia as possuir. Elas ficam,então, no LSA do OSPF. Assim, quando o dead time de uma rota expirar, a mesma será a usada, ou seja, culminando na convergência do protocolo. Em todas as simulações realizadas, o OSPF respondeu satisfatoriamente com relação ao tempo de convergência. Uma característica importante a ser ressaltada é o tempo que o OSPF demora a voltar para a rota preferencial quando o link volta a estar ativo. Essa característica do OSPF é desejável, pois, se um link estiver intermitente, o protocolo não vai convergir ao mesmo. Contextualizado com o RIP, o OSPF respondeu satisfatoriamente a más notícias e reagiu com desconfiança a boas notícias. Como citado no estudo de caso, há uma necessidade de fazer com que certos dados, oriundos de roteadores situados em locais físicos específicos, tracem certos caminhos preferenciais. Isso foi possível configurando pesos maiores nas rotas secundárias. Logo, o OSPF só vai escolher esses caminhos em caso de inatividade do caminho preferencial, ou também, por uso da capacidade total dolink. Por meio das simulações, pode-se observar tal ação na escolha das rotas. Com a realização do teste de adição de novo ponto, constatou-se que o OSPF reagiu positivamente. Após a criação da adjacência do novo roteador, o mesmo recebeu, por meio de solicitações de atualizações do OSPF, todas as informações de rotas para se chegar a qualquer rede na topologia. Ou seja, tanto na ausência ou adição de saltos, o OSPF reagiu rapidamente e convergiu seus caminhos. Um ponto crítico do OSPF é o uso de CPU e da largura de banda na criação da adjacência e nas atualizações na tabela de rotas. Os dois itens vão crescer de acordo com a abrangência da rede. Como foi mostrado, chega-se a atingir 53kbit/s de largura de banda e até 6% de CPU. Como para esse caso, verificou-se que os roteadores possuem uma capacidade de processamento considerável para a topologia e não está usando a capacidade máxima dos links, o OSPF não vai influenciar negativamente. Entretanto, é preciso atentar para esse ponto na hora da implementação do protocolo em redes com roteadores de processamento inferior e largura de banda limitada. Nos testes realizados, descobriu-se que uma das interfaces usadas estava com problema, porém, este ocorria em certos momentos. O OSPF convergiu, então, para outra rota. Nas simulações, à primeira vista, 17

18 foi concluído que o OSPF estava balanceando o tráfego, pois, isso é uma das características do mesmo. Entretanto, após uma verificação detalhada, notou-se que os custos eram distintos e, também, devido à característica de o OSPF desconfiar de boas notícias, o mesmo não estava usando a rota com a interface com problemas, pois a mesma estava em um estado intermitente. Por isso, destaca-se que para a identificação de problemas como o citado, deve-se minuciar a rede com alto grau de detalhes. A partir do citado nos itens anteriores, pode-se atentar que os mesmos só vêm agregar na escalabilidade da rede, principalmente com relação à convergência e à adequação das alterações na topologia. Esses pontos servirão como base para o crescimento da rede de forma organizada. Entretanto, não se podem deixar de lado os pontos referentes ao uso de banda nas atualizações, CPU e resolução de problemas que podem afetar negativamente, se não forem dimensionados corretamente. 18

19 Redes IP II: Considerações finais Com todas as etapas do trabalho realizadas, foi possível identificar as características da rede e conhecer suas necessidades. Verificou-se que a rede possui uma topologia mista, tanto a nível físico como lógico. O nível de complexidade da rede está crescente devido à constante adição de novos pontos de roteamento. Com isso, ocasionaram-se tabelas de roteamentos extensas e difíceis de atualizar, por motivo do crescente trabalho manual exigido. Foi possível identificar as características de cada protocolo de roteamento que foi minuciado. Na categoria vetor de distância, percebeu-se que o RIP demonstrou-se menos eficiente em redes de médio a grande porte. Já em relação ao EIGRP, foi possível concluir que é um protocolo aplicável em redes de porte considerável, porém, não possui interoperabilidade. Assim, no caso do sistema autônomo em estudo, não é possível sua implantação. Na categoria de estado de enlace, devido a características observadas no OSPF, o mesmo provou ser um protocolo interoperável, estável e, principalmente, escalável. Com isso, devido ao escopo do projeto ser o de buscar a escalabilidade, o OSPF foi definido como o protocolo a ser implantando e testado. Nos testes realizados na rede simulada, verificou-se que o OSPF foi capaz de formar adjacências com todas as redes do sistema autônomo. O maior consumo de banda e processamento foi observado nos momentos da criação das adjacências e quando houve alterações na topologia da rede. Entretanto, para a topologia atual, o consumo de banda e uso de processamento não tiveram relevância importante. Concluiu-se que o OSPF comprovou ser na prática um protocolo de convergência rápida. Mas, tal característica só acontece em notícias ruins, quando um link que estava em status down e normaliza, o mesmo desconfia da veracidade da rota, tendo convergência mais lenta. Isso é válido quando há linksnão confiáveis na rede. Identificou-se também que o OSPF responde positivamente à adição de novos pontos de roteamento na rede. Foi realizada uma conexão de um novo roteador na estrutura. Bastou o tempo de adjacência e atualização de rotas e esse novo ponto já conhecia todas as redes da topologia, como também, o restante dos dispositivos conhecia o caminho para chegar ao roteador configurado recentemente. Apesar de ser um protocolo dinâmico, o OSPF pode ser configurado para que certos roteadores prefiram determinadas rotas. Foi necessário ser configurado dessa forma por motivos técnicos da topologia em estudo. Também, atenta-se para a escalabilidade proporcionada pelo OSPF. Como foi verificado, o protocolo é capaz de convergir rapidamente, responde positivamente à adição de novos roteadores, consegue trabalhar com áreas dentro da AS e atinge um nível de estabilidade considerável. Tudo isso garante que a topologia seja capaz de crescer de forma escalável. Diante do exposto, recomenda-se a utilização de protocolos dinâmicos, atendendo ao fator escalabilidade da rede em estudo. Sugere-se também, entre os protocolos estudados, a utilização do protocolo OSPF, que melhor atende aos requisitos necessários. Referências CISCO. OSPF. Disponivel em: Acesso em: 14 Novembro

20 CISCO. EIGRP Stub Routing. CISCO, ISSN ISBN. Disponivel em: Acesso em: 12 Agosto COLCHER, S. et al. VoIP Voz sobre IP. Rio de Janeiro: Elsevier, FILIPPETTI, M. A. CCNA 4.1 Guia Completo de Estudo. Florianópolis: Visual Books, HEDRICK, W. C. RFC IETF, Disponivel em: Acesso em: 13 Setembro KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet Uma abordagem top-down. 3. ed. São Paulo: Person Education, MIKROTIK. Disponivel em: Acesso em: 11 Novembro MOY, J. T. RFC IETF, Disponivel em: Acesso em: 14 Setembro PERLMAN, R. Interconnection: Bridges, Routers, Switches, and Internetworking Protocols. 2. ed. New York: Addison Wesley, STALLINGS, W. Comunicaciones y Redes de Computadores. 6. ed. Madrid: Prentice Hall, TANEMBAUM, A. S. Redes de Computadores. 4. ed. São Paulo: Campus, TORRES, G. Redes de Computadores Curso Completo. 4. ed. Rio de Janeiro: Axel Books,

21 Redes IP I: Teste seu entendimento 1. Considerando a topologia da rede avaliada, quais seriam os benefício do uso do roteamento interno dinâmico? Facilidade de criação de enlaces (links) redundantes e escalabilidade da rede. Facilidade de criação de enlaces (links) redundantes e definição de rotas estáticas. Definição de rotas estáticas e escalabilidade da rede. Todas as anteriores. 2. Qual foi um dos principais requisitos que o OSPF cumpriu, e que ficou claro com a análise dos resultados? Ser um protocolo de borda. Ser dirigido ao roteamento estático da rede. Ser proprietário. Ser interpelável. 3. Quais foram os 2 itens críticos do OSPF quando da criação de adjacências devido a inserção de um novo roteador na rede? Uso de CPU e criação de rotas alternativas. Criação de rotas alternativas e largura de banda. Uso de CPU e largura de banda. Criação de rotas alternativas e dificuldade de balanceamento de tráfego. 21