Curso de extensão em Administração de sistemas GNU/Linux: redes e serviços

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1 Curso de extensão em Administração de sistemas GNU/Linux: redes e serviços - Gestores da Rede Acadêmica de Computação Departamento de Ciência da Computação Universidade Federal da Bahia,

2 Todo o material aqui disponível pode, posteriormente, ser utilizado sobre os termos da: Creative Commons License: Atribuição - Uso não comercial - Permanência da Licença

3 Assuntos abordados Introdução à roteamento IP Laboratório prático

4 Conceito de roteamento O que é roteamento? Roteamento é a transferência de informação da origem até o destino através de uma rede.

5 Conceito de roteamento Componentes do roteamento Determinação de rotas Transporte dos pacotes (comutação) Determinação de rotas Métrica Tabela de roteamento Troca de mensagens Para chegar na rede Enviar para 10 Nó A 15 Nó B 20 Nó C 30 Nó A 25 Nó C

6 Roteamento direto Origem e Destino na mesma rede Tabela de Roteamento Destino Gateway Várias topologias Lembre-se equipamentos de nível 2 não tratam endereço IP Switch

7 Roteamento indireto Origem e Destino estão em redes distintas Tabela de Roteamento Destino Gateway Router Tabela de Roteamento Tabela de Roteamento Destino Gateway Destino Gateway

8 Tabelas de roteamento Cada máquina/roteador da rede precisa dispor de informações sobre quais redes está conectada. À esse conjunto de informações dá-se o nome de Tabela de Roteamento; A tabela de roteamento deve guardar informações sobre que conexões estão disponíveis para se atingir uma determinada rede e alguma indicação de performance ou custo do uso de uma dada conexão; Antes de enviar um datagrama, uma máquina/roteador precisa consultar a tabela de roteamento para decidir por qual conexão de rede enviá-lo; Obtida a resposta, a máquina faz a entrega do datagrama de forma direta (destino em rede diretamente conectada) ou através de um roteador (destino não em rede diretamente conectada).

9 Tabelas de roteamento As informações básicas de uma tabela de roteamento são: Endereço IP Máscara de Endereço IP destino rede do roteador Para redes diretamente conectadas, o destino é a interface conectada aquela rede. Alguns entradas podem especificar o endereço IP de uma máquina destino. Ainda, podemos ter a rota default para onde são encaminhados datagramas cujo endereço IP não pertença à tabela de roteamento.

10 Tabelas de roteamento

11 Roteamento Estático e Dinâmico Roteamento estático versus Roteamento dinâmico

12 Roteamento estático Normalmente configurado manualmente A tabela de roteamento é estática As rotas não se alteram dinamicamente de acordo com as alterações da topologia da rede Custo manutenção cresce de acordo com a complexidade e tamanho da rede Sujeito a falhas de configuração

13 Roteamento estático Vantagens Sem overhead na CPU do roteador Roteadores não usam a largura de banda Segurança (administrador define as rotas) Desvantagens Exige maior conhecimento técnico Cada mudança na configuração deve ser feita em todos os roteadores da rede Inviável em grandes redes

14 Roteamento dinâmico Divulgação e alteração das tabelas de roteamento de forma dinâmica Sem intervenção constante do administrador Alteração das tabelas dinamicamente de acordo com a alteração da topologia da rede Adaptativo Melhora o tempo de manutenção das tabelas em grandes redes Mas também está sujeito a falhas

15 Roteamento dinâmico Vantagens Configuração mais fácil que da da rota estática Atualizações dinâmicas pelos roteadores Usado em redes grandes Desvantagens Overhead na CPU do roteador Roteadores usam a largura de banda

16 Roteamento dinâmico Métrica dos protocolos de roteamento Contador de hops Bandwidth (largura de bada) Delay (atraso) Custo outros...

17 Sistemas Autônomos Um SA (Sistema Autônomo) pode ser definido como Um grupo de redes e roteadores controlados por uma única autoridade administrativa. Roteadores em um sistema autônomo seguem as mesma regras de roteamento Protocolos de roteamento são classificados de acordo com sua atuação

18 Protocolos de roteamento Protocolos Interiores (IGP Interior Gateway Protocol) São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de um mesmo sistema autônomo Exemplo: RIP RFC2453, OSPF RFC2328 Protocolos Exteriores (EGP Exterior Gateway Protocol) São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de sistemas autônomos diferentes Exemplo: EGP (obsoleto), BGP4 RFC421 P. Interior SA #1 P. Exterior P. Interior SA #2 P. Interior P. Interior P. Interior

19 Algoritmos de roteamento Os protocolos de roteamento implementam um ou mais algoritmos de roteamento Exemplos de Algoritmos Vetor Distância, SPF (Shortest Path First),... Exemplos de protocolos RIP, OSPF, IGRP, BGP,...

20 Algoritmos de roteamento - Vetor-distância Vetor-distância (Bellman-Ford) Cada roteador mantém uma lista de rotas conhecidas Cada roteador divulga sua tabela para seus vizinhos Cada roteador seleciona os melhores caminhos dentre as rotas conhecidas e divulgadas A escolha do melhor caminho é baseada na métrica: Geralmente, menor caminho == melhor rota Processo de montagem da tabela Definido pelo algoritmo

21 Routing Information Protocol (RIP) Protocolo interior Implementa o algoritmo Vetor Distância A métrica utilizada é o número de máquinas intermediárias (no. de hops) Não permite o balanceamento de tráfego Cada roteador divulga sua tabela periodicamente a cada 30 segundos As mensagens divulgadas levam n tuplas contendo <rede, destino, métrica>

22 Routing Information Protocol (RIP) A divulgação para os vizinhos é realizada por broadcast O router envia um broadcast em todas as redes diretamente conectadas a ele No procedimento normal, se a rota não for atualizada em 180 segundos é considerada inatingível A informação de rota inatingível é repassada aos roteadores vizinhos (diretamente alcançáveis)

23 Routing Information Protocol (RIP) Exemplo Tabela de rotas inicialmente Router 0 Destino Next hop Metrica Rede A 0 Rede B 0 Router 1 Destino Next hop Metrica Rede B 0 Rede C 0 Rede D 0 Router 2 Destino Next hop Metrica Rede D 0 Rede E 0

24 Routing Information Protocol (RIP) Exemplo Tabela de rotas depois do primeiro anúncio Router 0 Destino Next hop Metrica Rede A 0 Rede B 0 Rede C router 1 1 Rede D router 1 1 Router 1 Destino Next hop Metrica Rede B 0 Rede C 0 Rede D 0 Rede A router 0 1 Rede E router 2 1 Router 2 Destino Next hop Metrica Rede D 0 Rede E 0 Rede B router 1 1 Rede C router 1 1

25 Routing Information Protocol (RIP) Exemplo Tabela de rotas depois do segundo anúncio Router 0 Destino Next hop Metrica Rede A 0 Rede B 0 Rede C router 1 1 Rede D router 1 1 Rede E router 1 2 Router 1 Destino Next hop Metrica Rede B 0 Rede C 0 Rede D 0 Rede A router 0 1 Rede E router 2 1 Router 2 Destino Next hop Metrica Rede D 0 Rede E 0 Rede B router 1 1 Rede C router 1 1 Rede A router 1 2

26 Algoritmos de roteamento Link state O estado do enlace pode ser considerado como uma descrição da interface do roteador. Baseado no conceito de mapas distribuídos, todos os nodos do mapa tem uma cópia. Características Descobrir seus vizinhos e seus endereços de rede Calcular o retardo ou custo para cada um dos vizinhos Construir um pacote informando tudo que aprendeu Propogar o pacote para todos os roteadores Calcular o menor caminho para todos os roteadores.

27 Algoritmos de roteamento Link state Exemplo 1 2 A B 3 4 D E 6 5 C De Para Enlace Métrica A B 1 1 A D 3 1 B A 1 1 B C 2 1 B E 4 1 C B 2 1 C E 5 1 D A 3 1 D E 6 1 E C 5 1 E B 4 1 E D 6 1

28 Open Shortest Path First (OSPF) O OSPF é um protocolo especialmente projetado para o ambiente TCP/IP para ser usado internamente ao AS. Sua transmissão é baseada no Link State Routing Protocol e a busca pelo menor caminho é computada localmente, usando o algorítmo Shortest Path First SPF (baseado no Dijkstra). Cada roteador envia periodicamente um LSA (link state advertisement) Calcula as rotas

29 Roteamento Dúvidas? estático no GNU/Linux: ferramentas de configuração e teste

30 Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Suponha o seguinte cenário: Router1 Host B Host A Router2 Como simular esse cenário em um ambiente GNU/Linux com roteamento estático?

31 Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Usaremos o comando route para definir as rotas estáticas, porém antes vamos pensar no projeto da rede. Ela terá essa configuração: Router Host A Router Host B Para chegar na rede Enviar para / / Para chegar na rede Enviar para / /

32 Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Configurar Host A: # ifconfig eth /24 # route add default gw Configurar Host B: # ifconfig eth /24 # route add default gw Configurar Router1: # ifconfig eth /24 # ifconfig eth0: /30 Configurar Router2: # ifconfig eth /24 # ifconfig eth0: /30

33 Configurando rotas estáticas no GNU/Linux Configurar as rotas em Router1: # route add net netmask \ gw Configurar as rotas em Router2: # route add net netmask \ gw Ativar o encaminhamento IP no kernel: # sysctl net.ipv4.ip_forward = 1

34 Ferramentas de teste - traceroute Mostra o caminho do pacote até o destino Envia datagramas UDP para o destino Inicia com TTL=1 e vai incrementando até o destino Envia 3 datagramas para cada hop. Cada roteador (hop) no caminho subtrai 1 do TTL Quando o TTL=0, o roteador envia uma mensagem de erro ICMP tipo 11, informando seu endereço IP. A origem calcula o RTT médio e imprime uma linha para cada hop que respondeu O destino responde com mensagem ICMP tipo 3

35 Ferramentas de teste - traceroute

36 Dúvidas?

37 Laboratório Implementar o seguinte cenário: Passos para configuração: Defina os endereços IPs de cada host do cenário, obedecendo às redes acima (ifconfig). Teste a conectividade entre hosts de mesma rede (ping). Configure as rotas nos servidores que funcionarão como roteadores (route). Configure o gateway padrão de cada máquina cliente da rede (route). Teste conectividade entre as redes (ping) Verifique as rotas utilizadas pelos pacotes de uma determinada origem até um certo destino (traceroute).

38 Referências Protocolos de Roteamento RIP & OSPF, Aline Felisberto UFRJ, Roteamento avançado Escola superior de redes, RNP

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