TRABALHO DE FINAL DE CURSO ARQUITETURA MPLS PARA FORMAÇÃO DE VPN

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1 UNIÃO EDUCACIONAL MINAS GERAIS S/C LTDA FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS DE MINAS Autorizada pela Portaria nº 577/2000 MEC, de 03/05/2000 BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO TRABALHO DE FINAL DE CURSO ARQUITETURA MPLS PARA FORMAÇÃO DE VPN LUIZ HENRIQUE DE ABREU UBERLÂNDIA,2004

2 ii LUIZ HENRIQUE DE ABREU ARQUITETURA MPLS PARA FORMAÇÃO DE VPN Trabalho de Fim de Curso apresentado à UNIMINAS, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação. Orientador: Prof. Esp. Alexandre Campos UBERLÂNDIA, 2004

3 iii LUIZ HENRIQUE DE ABREU ARQUITETURA MPLS PARA FORMAÇÃO DE VPN Trabalho de Fim de Curso apresentado à UNIMINAS, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Sistemas de Informação. Banca Examinadora: Uberlândia, 6 de Julho de Prof. Esp. Alexandre Campos Prof a. Dra. Kátia Lopes Silva Prof. Esp. Alexandre Rangel Prof. M.Sc. Johann Max H. Magalhães

4 iv Agradecimentos A Deus, em primeiro lugar, À minha esposa que não mediu esforços para suprir minhas ausências no dia a dia, e me deu forças para seguir em frente, Às minhas filhas Thais e Dayane que conviveram nesses quatro anos, com a falta de tempo e orçamento apertado, À minha mãe que aceitou todas as minhas justificativas das minhas ausências. Ao meu saudoso Pai, que mesmo só com suas lembranças, foi fundamental para que pudesse chegar aonde cheguei. Enfim, a todos os meus familiares e amigos que com o carinho, o amor e a presença, me apoiaram de uma forma ou de outra para que eu conseguisse superar mais esta etapa.

5 v Resumo Este trabalho aborda a Arquitetura MPLS (Multi-protocol Label Switching) com foco na criação de redes VPN s. Inicialmente, para melhor entendimento da tecnologia, são abordados alguns tópicos resumidos sobre redes IP, FRAME RELAY, ATM e VPN. Em seguida são apresentados todos os conceitos utilizados no MPLS, seu funcionamento, as vantagens do MPLS para formação de VPN s, bem como a importância para a Engenharia de Tráfego e Qualidade de Serviço. Diante de todos os conceitos da tecnologia MPLS, e dos tipos tradicionais de redes VPN s, são apresentados, como estudo de caso, dois serviços da Embratel: o FastNet baseado na tecnologia Frame Relay e o IP VPN MPLS utilizando a tecnologia MPLS para formação de VPN s. Finalmente, são descritos os fatores que deve-se levar em consideração, como vantagens e desvantagens de uma tecnologia em relação a outra, proporcionando ao leitor, uma maior compreensão desta nova tecnologia e melhores condições para elaboração de novos projetos de redes VPN s que exijam qualidade de serviço, simplicidade no gerenciamento, escalabilidade e custo baixo. Palavras Chave: MPLS, VPN,VPN MPLS, IP VPN.

6 vi Abstract This work approaches Architecture MPLS (Multi-protocol Label Switching) with focus in the creation of VPN s networks. Initially, for better agreement of the technology, some topics summarized on networks IP, FRAME RELAY, ATM are boarded and VPN. The concepts used in the MPLS, its functioning, the advantages of the MPLS for formation of VPN s, as well as the importance for the Engineering of Traffic and Quality of Service are presented. Two services of the Embratel: The FastNet based on the technology Frame Relay and IP VPN MPLS using technology MPLS for formation of VPN s are analysed.finally, the factors are described that must be led in consideration, as advantages and disadvantages of a technology in relation to another one, providing to the reader, a best understanding of this new technology and better conditions for elaboration of new projects of VPN's networks that demand quality of service, simplicity in the management, scalability and low cost. Keywords: MPLS, VPN, VPN MPLS, IP VPN.

7 vii SUMÁRIO p. LISTA DE ABREVIATURAS...X LISTA DE FIGURAS... XII LISTA DE TABELAS...XIII 1 INTRODUÇÃO CONCEITOS DE REDES REDE FRAME RELAY REDES ATM REDES IP Protocolo IP Roteamento IP VPN (VIRTUAL PRIVATE NETWORKS) Definição Motivação Tunelamento Tipos de VPN Topologia das VPN s Modelos Overlay e Peer-to-Peer ARQUITETURA MPLS HISTÓRICO CARACTERÍSTICAS FUNCIONAMENTO DO MPLS CONCEITOS BÁSICOS Label (Rótulo) Pilha de Rótulos (Label Stack) FEC (Forwarding Equivalency Class)...28

8 viii NHLFE (Next Hop Label forwarding Entry) ILM (Incoming Label Mapping) FTN (FEC-to-NHLFE) LSR (Label Switch Routers) LER (Label Edge Routers) LSP (Label Swith Path) LDP (Label Distribuition Protocol) CR-LDP (Constraint-Based Routed LDP) Vizinhos (Next-hops) Colegas (Peers) LSR s Upstream e Downstream Vínculo de Rótulo Imposição de Rótulo Descarte de Rótulo Troca de Rótulo Descoberta de vizinhos Estabelecimento e Manutenção da Sessão Anúncio de Rótulo Notificação LIB (Label Informations Base) Padronização Roteamento no MPLS Planos de Controle Mecânica de Encaminhamento QUALIDADE DE SERVIÇO (QOS) E ENGENHARIA DE TRÁFEGO INTRODUÇÃO SOBRE QOS Serviços Integrados (IntServ) Serviços Diferenciados (DiffServ) INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DE TRÁFEGO VANTAGENS DO MPLS ROTAS EXPLÍCITAS...50

9 ix 5.2 SUPORTE A MULTIPROTOCOLO E MULLTI-ENLACE MODULARIDADE ROTEAMENTO INTER-DOMÍNIO SUPORTE A TODOS OS TIPOS DE TRÁFEGO FORMAÇÃO DE VPN S QUALIDADE DE SERVIÇO ENGENHARIA DE TRÁFEGO VPN FRAME RELAY E VPN IP MPLS INTRODUÇÃO TIPOS DE SERVIÇOS FASTNET IP VPN VELOCIDADES DE ACESSO TOPOLOGIA SEGURANÇA ACESSO DISCADO ACESSO INTERNACIONAL INTEGRAÇÃO DE VOZ E DADOS ESCALABILIDADE CONCLUSÃO...62 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...65 ANEXO I...67 PROTOCOLOS DE TUNELAMENTO...67 PPTP Point to Point Tunneling Protocol...67 L2F Layer 2 Forwarding...68 L2TP Layer 2 Tunneling Protocol...68 GRE Generic Routing Protocol...69 IPSec...69

10 x LISTA DE ABREVIATURAS ASAP ASIC ATM BGP B-ISDN CHAP CoS CRC CR-LDP CVC CVP FEC FIB FTN IETF IKE ILM IP IPSec IPX ISAKMP ISDN ISP ITU L2TP LAN LANE LER LFIB As Soon As Possible Application Specific Integrated Circuit Asynchronous Transfer Mode Border Gateway Protocol Broad Band ISDN Challenge Handshake Authentication Protocol Classe de Serviço Cyclic Redundance Check Constraint-Based Routed LDP Circuitos Virtuais Comutados Circuitos Cirtuais Permanentes Forwarding Equivalency Class Forwarding Information Base FEC-to-NHLFE Internet Engineering Task Force Internet Key Exchange Incoming Label Mapping Internet Protocol Protocolo Internet Internet Protocol Security Internetwork Packet Exchange Internet Security Association and Key Management Protocol Integrated Services Digital Network Internet Service Provider International Telecommunication Union Layer 2 Tunneling Protocol Local Area Network Lan Emulation Label Edge Route Label Forwarding Information Base

11 xi LIB Label Informations Base LSP Label Swith Path LSR Label Switch Routers MPLS Multiprotocol Label Switching NAT Network Address Translation NHLFE Next Hop Label forwarding Entry NNI Network-Network Interface OSI Open System Interconnection OSPF Open Shortest-Path-First Protocol PPTP Point-to-Point Tunneling Protocol QoS Quality of Service PVC Permanent Virtual Circuit SVC Switched Virtual Circuit RADIUS Remote Dial-in Service Protocol RDSI ou B-ISDN Rede Digital de Serviços Integrados RDSI-FL Rede Digital de Serviços Integrados de faixa larga RFC Request for Comments RSVP ReSerVation Protocol SDN Synchronous Digital Hierarchy SMDS Switched Multimegabit Data Service SONET Sychronous Optical Network TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol TDM Time Division Multiplexing ToS Type of Service UNI User-Network Interface VPN Virtual Private Network WAN Wide Area Network

12 xii LISTA DE FIGURAS p. FIGURA 1: TOPOLOGIA REDE FRAME RELAY (MATA,2002)...5 FIGURA 2: ESTRUTURA GERAL DA REDE ATM (MATA,2002)...7 FIGURA 3: VPN EXTRANET (EMBRATEL,2003)...11 FIGURA 4: VPN ACESSO REMOTO (EMBRATEL,2003)...12 FIGURA 5: TIPOS DE VPN S (EMBRATEL,2003)...17 FIGURA 6: TOPOLOGIA DA VPN (EMBRATEL,2003)...19 FIGURA 7: MODELO OVERLAY (EMBRATEL,2003)...20 FIGURA 8: MODELO PEER-TO-PEER (EMBRATEL,2003)...21 FIGURA 9: VPN TRADICIONAL (CARDOSO,2003)...23 FIGURA 10: FUNCIONAMENTO MPLS (CARDOSO,2003)...25 FIGURA 11: FORMATO DO RÓTULO MPLS (CARDOSO,2003)...26 FIGURA 12: SHIM HEADER (EMBRATEL,2003)...27 FIGURA 13: PILHA DE RÓTULO (NOBRE,2001)...28 FIGURA 14: MAPEAMENTO FTN E ILM (EMBRATEL,2003)...30 FIGURA 15: REDE MPLS (MESQUITA,2001)...31 FIGURA 16: LSP - LABEL SWITCHING PATHS (EMBRATEL,2003)...32 FIGURA 17: UPSTREAM/DOWNSTREAM LSR (CISCO SYSTEM,2003)...34 FIGURA 18: TOPOLOGIA DE REDE PARA ESTUDO DOS PLANOS DE CONTROLE DE ENCAMINHAMENTO IP E MPLS (OSBORNE,2002)...39 FIGURA 19: SEQUÊNCIA 1 DE ENCAMINHAMENTO DE PACOTES EM UMA REDE MPLS (CARDOSO,2003)...41 FIGURA 20: SEQUÊNCIA 2 DE ENCAMINHAMENTO DE PACOTES (DESIGNAÇÃO DE LABELS) (CARDOSO,2003)...41 FIGURA 21: SEQUÊNCIA 3 DE ENCAMINHAMENTO DE PACOTES EM UMA REDE MPLS (CARDOSO,2003)...42 FIGURA 22: VPN MPLS (CARDOSO,2003)...52 FIGURA 23: QOS DIFF SERV MPLS (EMBRATEL,2003)...53 FIGURA 24: OFERTA DE VPN MPLS/IPSEC/FRAME RELAY PELAS OPERADORAS NACIONAIS (EMBRATEL,2003)...55

13 xiii FIGURA 25: EMBRATEL E MPLS (EMBRATEL,2003)...56 FIGURA 26: REDE FASTNET (EMBRATEL,2003)...57 FIGURA 27: VPN MPLS (EMBRATEL,2003)...57 FIGURA 28: TOPOLOGIAS (EMBRATEL,2003)...59 FIGURA 29: PROTOCOLOS DO MODELO OSI (EMBRATEL,2003)...70 LISTA DE TABELAS p. TABELA 1 TABELA PARA ESCOLHA DE UMA VPN (CISCO SYSTEM,2003)...15 TABELA 2 QUADRO COMPARATIVO DE VPN S (EMBRATEL,2003)...18 TABELA 3 NHLFE (NOBRE,2001)...29 TABELA 4 TABELA ILM (NOBRE,2001)...29 TABELA 5 TABELA FTN (NOBRE,2001)...30 TABELA 6 TABELA COMPARATIVA DOS SERVIÇOS FASTNET E IP VPN MPLS...61

14 1 INTRODUÇÃO Nos últimos anos, com a crescente popularização da Internet, foi observada uma grande expansão das redes, principalmente as redes de computadores. As grandes corporações, bem como pessoas físicas, passaram a depender de forma mais intensa de serviços de rede e as necessidades de confiança, eficiência e qualidade de serviço passaram a ser essenciais. Os provedores de serviços de Internet estão, mais do que nunca, analisando de forma crítica qualquer aspécto relacionado ao ambiente operacional, procurando oportunidades de crescimento e otimização de performance. Além disso, a crise que vem afetando o setor no último ano, obriga as companhias provedoras de acesso a procurarem novos serviços para incrementar suas receitas. O Multi-Protocol Label Switching (MPLS) surge como a principal tecnologia para viabilizar múltiplos serviços de rede sobre uma infra-estrutura de rede compartilhada, pois ela é a chave para o aprovisionamento rápido de serviços e o ponto de convergência de serviços novos e legados. O MPLS é o resultado do trabalho do IETF 1 e inspirado em experiências anteriores, como o TAG Switching da Cisco, ARIS da IBM e IP Switching da Ipsilon. O MPLS propõe uma forma padronizada de comutação de pacotes baseada na troca de rótulos, substituindo-se o mecanismo padrão de encaminhamento de hop-by-hop 2 baseado no destino. Isto traz o benefício de simplificar o encaminhamento de pacotes, permitindo escalabilidade para taxas de comunicação bastante elevadas, além de permitir desacoplar as funções de encaminhamento e roteamento. O MPLS modifica um paradigma fundamental hoje existente nas redes IP: a superposição de um rótulo ao datagrama, tem a propriedade de imprimir à comunicação uma característica de orientação à conexão. (GRANADO,1998). Entre as tecnologias de transporte hoje à disposição das operadoras de telecomunicações, o MPLS surge como uma excelente alternativa para unificação de diversos serviços, porque reduz a necessidade de múltiplas plataformas de

15 2 gerência e provisionamento, além de eliminar as sobreposições das redes de transporte que normalmente existem nos backbones públicos. São freqüentes os casos de operadoras que administram redes TDM 3, ATM 4, Frame Relay e IP 5, oferecerem serviços similares. Testes realizados por organizações independentes confirmam que o MPLS é tão seguro quanto o Frame Relay e o ATM. Além disso, esta tecnologia traz um maior grau de segurança para as redes que concentram várias camadas de equipamentos, permitindo operar com IP diretamente sobre SDH 6 /SONET 7 ou serviços de comprimento de onda fornecidos por redes ópticas. Este trabalho, visa a apresentação da tecnologia em que se baseia o MPLS, incluindo suas capacidades e limitações, dando um enfoque para a sua utilização na formação de VPN 8. No capítulo 2, são abordados alguns conceitos básicos de redes. Em seguida, no capítulo 3, a Arquitetura MPLS é descrita, para um melhor entendimento dos conceitos utilizados nesta tecnologia. Já o capítulo 4 mostra um pouco sobre a teoria de QoS 9 e Engenharia de Tráfego. No capítulo 5 são apresentadas as vantagens em se utilizar a arquitetura MPLS. Como estudo de caso, serão apresentados dois serviços baseados em VPN: O FastNet e IP VPN MPLS da Embratel, os quais tratam de duas tecnologias utilizadas para formação de VPN s, sendo uma utilizando o Frame Relay e a segunda o MPLS. Com o estudo de caso, espera-se esclarecer as diferenças básicas dos dois serviços, oferecendo conhecimento suficientes para que se tenha condição de avaliar o ganho que se terá na mudança de um serviço tradicional de VPN para um serviço VPN MPLS. 1 IETF - Internet Engineering Task Force 2 Hop-by-hop Nó-a-Nó ( ver capítulo 3) 3 TDM - Time Division Multiplexing - Multiplexação por divisão de Tempo 4 ATM - Asynchronous Transfer Mode - Modo de Transferência Assíncrono 5 IP - Internet Protocol Protocolo Internet 6 SDH - Synchronous Digital Hierarchy - Hierarquiea Digital Síncrona 7 SONET - Synchronous Optical Network 8 VPN Vitual Private Network - Rede Privada Virtual 9 QoS Quality Of Service - Qualidade de Serviço

16 3 Finalmente, é realizada uma análise conclusiva do uso da Arquitetura MPLS para formação de VPN s mais seguras, tomando como base o estudo de caso, avaliando as vantagens e desvantagens desta nova arquitetura que justificará a mudança para os serviços como o IP VPN MPLS.

17 2 CONCEITOS DE REDES 2.1 Rede Frame Relay Uma rede Frame Relay é uma rede de onde pode-se ter várias conexões de dados entre dois ou mais pontos através de uma rede pública. Para utilizar de forma eficiente os recursos da rede, o tráfego da informação é feito em um único circuito físico que é multiplexado (compartilhado) com base em estatísticas de utilização, enviando os "frames" na ordem correta e verificando erros de transmissão utilizando CRC. Os frames errados são descartados, ou seja, o Frame Relay precisa funcionar em um caminho livre de erros, como circuitos digitais ou fibra óptica, desse modo a utilização de protocolos mais elevados tratam melhor com os erros. Os protocolos da rede local (como o TCP/IP 10, IPX 11, Apple Talk e outros) funcionam sobre o Frame Relay, que é um protocolo leve baseado nos dois primeiros níveis do modelo OSI 12, porém com reduções (ignorando certas funções como retransmissão automática e outras) para aumentar sua velocidade. A transferência de dados se dá em unidades básicas chamadas "frames" ou quadros. Frame é uma seqüência de dados contendo elementos como: cabeçalho de identificação com endereço de origem e destino, dados do usuário, checagem de erro e outros dados de controle. Os pacotes gerados pelos protocolos, como TCP/IP, podem ser encapsulados dentro de um frame para serem transportados pela rede, dando a impressão ao usuário que existe uma conexão direta e transparente entre os dois pontos da rede que estão se comunicando. Seguindo estas premissas, o Frame Relay aparece como uma tecnologia de alto desempenho onde os dados são divididos em frames de comprimento variável e o chaveamento destes pacotes ocorre no nível dois do modelo OSI. Oferece uma maior granularidade na seleção de atribuição de largura de banda em relação às Redes Dedicadas, incluindo também características para alocação 10 TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol 11 IPX - Internetwork Packet Exchange Troca de pacotes na Internet 12 OSI - Open System Interconnection Interconecção de Sistemas Abertos

18 5 dinâmica de largura de banda e controle de congestionamento. O Frame Relay foi desenvolvido para ser um protocolo de acesso de alta velocidade, provendo uma conectividade de alta performance para aplicações tipo interconexão entre LAN's, sendo reconhecido como um protocolo em 1989 (antes disso ele era uma parte dos padrões da RDSI - Redes Digitais de Serviços Integrados). O Frame Relay pode multiplexar estatisticamente vários circuitos virtuais dentro de um mesmo canal de acesso, suportando conexões tanto na modalidade de Circuitos Virtuais Permanentes (PVC 13 ), quanto na modalidade de Circuitos Virtuais Comutados (SVC 14 ). As especificações dos organismos de padronização levam em consideração dois tipos de interface para o protocolo Frame Relay: a Interface User Network (UNI), que é a interface padrão entre o dispositivo do usuário e a rede de comunicação para o serviço Frame Relay e a Interface Network Network (NNI), sendo que esta interface deve ser configurada sempre que houver a conexão entre duas redes Frame Relay. A interface NNI é para receber, processar e propagar as informações de sinalização de estado para que os usuários finais possam ter uma visão geral do estado de sua conexão, a qual poderá estar atravessando diversas redes Frame Relay diferentes. A FIGURA 1 ilustra estas interfaces. FIGURA 1: Topologia Rede Frame Relay (MATA,2002) 13 PVC - Permanent Virtual Circuit Circuito Virtual Permanente 14 SVC - Switched Virtual Circuit Circuito Virtual Comutado

19 6 2.2 Redes ATM ATM (Asynchronous Transfer Mode: Modo de Transferência Assíncrono) é uma tecnologia de comunicação que evoluiu a partir das redes digitais de serviços integrados de faixa larga (RDSI-FL ou B-ISDN) e também é conhecida como cell relay. Ela se propõe a servir de transporte comum para diversos tipos de tráfego, como dados textuais, voz (áudio), imagem estática e vídeo. As redes ATM são orientadas a conexão, permitindo à rede reservar com antecedência os recursos necessários à comunicação, buscando simplificação e maior rapidez no processo de comutação. Uma rede ATM é composta por um conjunto de comutadores ATM inteligados através de interfaces ou links (enlaces) ATM. Os comutadores ATM suportam dois tipos de interfaces: UNI (User- Network Interface) e NNI (Network-Network Interface). A UNI conecta estações finais (ou roteadores, etc) a um comutador ATM, enquanto a NNI serve para conectar dois comutadores ATM, como pode-se ver na FIGURA 2, a estrutura geral de uma rede ATM. Existem dois tipos de redes ATM: as redes privadas e as redes públicas. Tradicionalmente, esses conceitos estão relacionados com o uso de circuitos compartilhados (rede pública) ou dedicados (rede privada). A idéia básica da tecnologia ATM é transmitir todas as informações em pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados de células. As células têm 53 bytes, dos quais 5 bytes formam o cabeçalho e 48 bytes formam a carga (dados). Toda a informação (voz, vídeo, dados, etc) é transportada pela rede através destas células ATM. Estas redes utilizam uma técnica de comunicação de pacotes rápidos baseados em célula que suportam taxas de transferência de dados variando de velocidades sub-t1 (menos de 1,544 Mbps) até 10 Gbps. Como outros serviços de comutação de pacotes (Frame Relay, SMDS 15 ). O ATM atinge altas velocidades em parte pela transmissão de dados em células de tamanho fixo, 15 SMDS - Switched Multimegabit Data Service

20 7 dispensando protocolos de correção de erros. Em vez disso, ela depende da integridade das linhas digitais para assegurar a integridade dos dados. No modo de transferência assíncrono, os dados são quebrados em células de tamanho fixo, o que diminui a complexidade do hardware dos comutadores e permite maior velocidade na transferência dos dados através da rede. ATM garante qualidade de serviço (QoS), possibilitando assim, a transferência da origem ao destino dentro das exigências negociadas. As diversas LANS s e WAN s instaladas atualmente, utilizam em sua maioria o conjunto de protocolos TCP/IP. Existe toda uma infra-estrutura baseada nesta tecnologia, que hoje já está bem desenvolvida. É interessante utilizar ATM sem abandonar a tecnologia TCP/IP das redes atuais, pois o custo da alteração das aplicações existentes para a transmissão numa nova tecnologia de rede (como o ATM) é alto, e aplicações nativas ATM ainda não são comuns. Assim surgiu, a necessidade da adaptação das aplicações à nova rede usando soluções que envolvem IP sobre ATM. Duas soluções para ''IP sobre ATM'' foram definidas: Classical IP (também conhecida como IPOA) e LANE (Lan Emulation). Com essas soluções, é possível manter o protocolo IP nos dispositivos fins das redes ATM, aproveitando a infraestrutura já existente, as aplicações desenvolvidas, e toda a cultura e conhecimento em relação às redes TCP/IP adquiridos com o tempo. FIGURA 2: Estrutura geral da Rede ATM (MATA,2002)

21 8 2.3 Redes IP A seguir são descritos alguns conceitos da rede IP: Protocolo IP O IP (Internet Protocol Protocolo Internet) foi projetado para permitir a interconexão de redes de computadores que utilizam a tecnologia de comutação de pacotes. O ambiente inter-rede consiste em hosts conectados a redes que por sua vez são interligadas através de gateways (também chamados de roteadores - routers). As redes que fazem parte da inter-rede variam de redes locais até redes de grande porte. A função do protocolo IP é transferir blocos de dados denominados datagramas da origem para o destino, onde a origem e o destino são hosts identificados por endereços IP. Este protocolo também fornece o serviço de fragmentação e remontagem de datagramas longos, quando necessário, para que eles possam ser transmitidos através de redes onde o tamanho máximo permitido para os pacotes é pequeno. O serviço oferecido pelo IP é sem conexão. Portanto, cada datagrama IP é tratado como uma unidade indepedente que não possui nenhuma relação com qualquer outro datagrama. A comunicação é não-confiável, não sendo usados reconhecimentos fim a fim ou entre nós intermediários. Nenhum mecanismo de controle de erros nos dados transmitidos é utilizado, exceto um checksum do cabeçalho que garante que as informaçòes nele contidas, que são usadas pelos gateways para encaminhar os datagramas, estão corretas. Nenhum mecanismo de controle de fluxo é empregado Roteamento IP Em um sistema de comutação de pacotes, o termo roteamento refere-se ao processo de escolha do caminho através do qual a mensagem (que pode ter sido dividida em vários pacotes) é enviada ao seu destino.

22 Tipos de Roteamento Basicamente, existem dois tipos de roteamento: o roteamento direto e o roteamento indireto. O roteamento é dito direto quando o encaminhamento de pacotes ocorre dentro de uma mesma sub-rede física. O roteamento indireto, por sua vez, ocorre quando o destinatário não está diretamente conectado à mesma sub-rede física do emissor. Neste caso, o pacote precisa ser enviado a um gateway Protocolos de Roteamento O Protocolo de roteamento determina a forma pela qual os gateways devem trocar informações necessárias à execução do algoritmo de roteamento. Por exemplo, se o algoritmo de roteamento implementado for tipo Vector- Distance, o protocolo de roteamento deve definir como cada gateway envia aos demais a sua distância em relação a cada sub-rede da rede Internet IGP Interior Gateway Protocol O termo IGP é utilizado para designar o protocolo usado na troca de informações de roteamento entre interior Gateways (IG). Em sistemas autônomos pequenos, as tabelas de roteamento podem ser determinadas, manualmente, pelo administrador do sistema. O administrador mantém uma tabela de redes do AS 16 que é atualizada sempre que uma rede é removida ou inserida no AS. Além de não ser confiável, esse método torna-se inviável com o crescimento do AS. Não existe um protocolo padrâo entre os gateways de um mesmo AS. Por esse motivo, o termo IGP é usado para referenciar qualquer protocolo de roteamento entre Interior Gateways (IG). (CARVALHO,1994) Os protocolos IGP mais conhecidos são : RIP (Routing Informations Protocol) 16 AS Sistema Autônomo

23 10 O protocolo RIP utiliza o algorítmo vetor-distância. Este algorítmo é responsável pela construção de uma tabela que informa as rotas possíveis dentro do AS. OSPF (Open Shortest-Path-First Protocol) 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. (CARVALHO,1994) EGP Exterior Gateway Protocol O EGP é um protocolo usado para o roteamento entre os AS. Tipos de protocolos EGP: EGP (Exterior Gateway Protocol); BGP (Border Gateway Protocol) O BGP substituiu o EGP, e é baseado em Vetor Distância (assim como RIP) mas com algumas otimizações. 2.4 VPN (Virtual Private Networks) Definição VPN são redes que possibilitam um acesso privado de comunicação, utilizando-se redes públicas já existentes, como a Internet. O termo refere-se à combinação de tecnologias que asseguram a comunicação entre dois pontos, através de um "túnel" que simula uma comunicação ponto-a-ponto inacessível às "escutas clandestinas" e interferências. As VPN s podem ser usadas de duas maneiras. No primeiro caso, existe uma conexão (sempre através de um tunelamento via Internet) entre duas redes privadas como, por exemplo, entre a matriz de uma corporação, em um ponto, e um escritório remoto, em outro ponto, ou entre a rede da matriz e a rede de um parceiro. Neste tipo de conexão, a manutenção do túnel entre os dois pontos é mantida por um servidor VPN dedicado ou por existentes Internet Firewalls

24 11 conforme a FIGURA 3. Na verdade, para estes exemplos, as VPN s podem ser encaradas como funções firewalls melhoradas. Este tipo de VPN é chamada de extranet. FIGURA 3: VPN Extranet (EMBRATEL,2003) Outra forma de se usar uma VPN é conectando-se um computador remoto individual em uma rede privada, conforme mostra a FIGURA 4 novamente através da Internet. Neste caso, a VPN é implementada através de um software dentro do computador remoto. Este computador poderá usar uma conexão dialup local, para conectar-se a Internet, possibilitando assim o alcance à rede privada.

25 12 FIGURA 4: VPN Acesso Remoto (EMBRATEL,2003) As VPN s permitem, portanto, "virtualizar" as comunicações de uma corporação, tornando-as "invisíveis" a observadores externos e aproveitando a infra-estrutura das comunicações existentes Motivação Como visto anteriormente, as VPN s permitem estender as redes corporativas de uma empresa a pontos distantes da mesma, como outros escritórios, filiais, parceiros e até mesmo uma residência. Porém, ao invés de se utilizar de um grande número de linhas dedicadas para a interconexão entre seus diversos pontos, o que onera muito o custo da rede (aluguel de linha dedicadas, manutenção de diversos links para cada conexão, manutenção de equipamentos para diferentes conexões, uso de vários roteadores, monitoramento de tráfego nas portas de acesso remoto, grande número de portas, etc), uma VPN aproveita os serviços das redes IP espalhadas mundialmente, inclusive a Internet, ou até mesmo os provedores de serviços baseados em IP backbones privados, os quais apesar de limitados em alcance, poderão oferecer uma melhor performance de serviço que a Internet, em detrimento do aumento de custos. Fazendo-se então, uma mistura de serviços prestados pela Internet e serviços prestados por IP s

26 13 backbones privados, uma corporação poderá tirar vantagens sobre a performance do serviço e a redução dos custos. Outra grande vantagem das VPN s é que elas podem permitir acesso a qualquer lugar acessado pela Internet e, como a Internet está presente em praticamente todos os lugares do mundo, conexões potenciais de VPN s poderão ser facilmente estabelecidas. Assim, no lugar de chamadas à longa distância, os usuários desta rede poderão, por exemplo, fazer ligações via Internet local, cuja tarifação é bem menor. Como as VPN s possuem plataformas independentes, qualquer computador configurado para uma rede baseada em IP, pode ser incorporado à VPN sem que uma modificação seja necessária, a não ser a instalação de um software para acesso remoto. Ao contrário das redes privadas tradicionais que necessitam de vários links dedicados, os quais, como dito anteriormente, acarretam diversos custos mensais fixos, mesmo quando os links não estão sendo utilizados, as redes VPN s utilizam um único link com uma banda menor, com custo variável de acordo com sua utilização. Este único link também permite a existência de somente um roteador do lado do cliente para reunir todos os serviços de Internet e WAN, o que também permitirá redução nos custos de suporte e manutenção. Existe ainda o fato de redes VPN s serem facilmente escaláveis. Para se interconectar mais um escritório a rede, deve-se contatar o provedor de serviço para a instalação do link local e respectiva configuração dos poucos equipamentos nas premissas do cliente. Da mesma forma, no momento em que a utilização da rede esbarrar na banda disponível no link local alugado do provedor, basta requisitar um aumento desta banda para se determinar uma melhora considerável no desempenho da rede. O gerenciamento da rede pode ser realizado pela própria empresa utilizadora da VPN, sendo que as alterações na rede, como endereçamentos, autenticação de usuários e determinação de privilégios de rede, são efetuadas de forma transparente ao provedor de serviço, levando a uma maior flexibilidade. Existe um aspecto primordial que deve ser levado em consideração para o desenvolvimento de VPN s sobre a estrutura da rede já existente: a seguranca.

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