Bacharelado em Informática TCP/IP TCP/IP TCP/IP TCP/IP. Encaminhamento e roteamento. Atualização de tabelas de rotas Sistemas autônomos

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1 Bacharelado em Informática Disciplina: Internet e Arquitetura Encaminhamento e roteamento Atualização de tabelas de rotas Encaminhamento Cada datagrama é despachado pela origem e o software IP na origem e nos roteadores colaboram para entregá-lo ao destino O caminho seguido é chamado de rota Os roteadores constróem tabelas de rotas para realizarem o encaminhamento Essas tabelas contêm, a princípio, entradas que relacionam um determinado destino a uma métrica (ou custo) Podem apresentar outras informações Copyright by TeleMídia Lab. 2 Tabelas de rotas Tabelas de rotas vênus-slip terra-slip vênus-eth :00:20:73:e: mercúrio 00:00:0c:09:34: rot-eth 08:00:69:73:e:0 EDES EXTENAS terra-eth :00:20:80:f:a :00:69:75:e:4e08:00:69:75:e:0a júpiter marte Network Address Netmask ateway Address Interface Metric 3 4

2 oteamento A forma como os roteadores obtêm as informações para suas tabelas de rotas envolve duas questões: Que valores devem ser colocados nas tabelas? Como esses valores são obtidos? Além disso, o estabelecimento de rotas envolve duas fases: Inicialização Atualização oteamento A inicialização depende do sistema operacional: Lê uma tabela inicial armazenada em disco Entradas para redes locais podem ser inseridas implicitamente Começa com a tabela vazia e preenche através de comandos explícitos Inicia deduzindo um conjunto mínimo de roteadores vizinhos Caso mude a topologia de conectividade, as tabelas de rotas devem ser reconfiguradas: Estática (comandos de configuração/diagnóstico, mensagens ICMP edirect) Dinâmica (protocolos de divulgação de rotas) 5 6 oteamento dinâmico oteadores trocam informações entre si, sobre a topologia (ou arquitetura topológica) da inter- rede A troca de informações é baseada em algum algoritmo/protocolo específico O uso de roteamento dinâmico não muda o algoritmo de encaminhamento IP Examinando o problema do roteamento dinâmico elembrando... Abstratamente, roteamento é o problema de descobrir um caminho em um grafo, sujeito a uma ou mais restrições O grafo é uma abstração da conectividade da rede Protocolos de Divulgação de otas Propagação automática de rotas Tabela de otas Copyright 999, 2000 by TeleMídia Lab. Internet e Arquitetura Internet Protocol 7 8

3 Alg. de oteamento X Alg. de rafo Alg. de oteamento X Alg. de rafo N4 N5 N4 N5 N N 2 6 N N6 7 N4 N2 3 ede ATM 6 N2 3 ede ATM 6 N N6 7 4 N N3 N 2 N N3 9 0 Principais Algoritmos Bellman-Ford rafos oteamento Bellman-Ford X Dijkstra Vetor de Distâncias X Estado de Enlaces Bellman Ford Algorithm (solid line denotes a direct link; dashed line denotes distance). Bellman-Ford Equations Obs: when a node k that is not directly connected to j: 2

4 Algoritmo de Bellman-Ford Bellman-Ford 3 4 Algoritmo de Vetor de Distâncias 5 Inicialmente, cada roteador possui em sua tabela de rotas uma entrada para cada rede ao qual está ligado diretamente Periodicamente o roteador envia para seus vizinhos um vetor de distâncias e recebe deles outros vetores Vetor de distâncias = { (Prefixo IP, custo) } Se um desses vetores revela uma rota nova, ou uma rota de menor custo do que uma presente atualmente na tabela de rotas local, esta rota será incorporada na tabela local Algoritmo de Estado de Enlaces Cada roteador mantém um estado local (router local state) Contém informações sobre interfaces operacionais do roteador e vizinhos alcançáveis por meio dessas interfaces oteador distribui estado local a todos os outros roteadores 6 Distribuição periódica ou devido a mudanças no estado local Cada roteador constrói uma base de dados descrevendo a arquitetura topológica da inter-rede rede (link-state database) Base de dados = {estado local do roteador i}, p/ todo i AS Cada roteador executa o alg. de Dijkstra sobre sua base Constrói árvore de caminho mais curto onde o roteador é a raiz

5 Bacharelado em Informática Disciplina: Internet e Arquitetura Encaminhamento e roteamento Atualização de tabelas de rotas Tabelas de rotas em hosts Tabela de rotas vazia: Aprende pelo menos um roteador default por ICMP outer Advertisement Aprende pelo menos um roteador default por DHCP Escuta de protocolos de roteamento Um roteador default: todos os datagramas IP são enviados para ele otas melhores podem ser aprendidas por: ICMP edirects se houver outros roteadores mais adequados Escuta de protocolos de roteamento Copyright by TeleMídia Lab. 7 8 Tabelas de rotas em hosts Mais de um roteador default: capacidade de usar outros roteadores caso o primeiro falhe Níveis de preferência X round-robinrobin otas estáticas específicas: Caso a estação esteja em uma rede com mais de uma saída e não se queira usar ICMP edirect Tabelas de rotas em roteadores Hosts podem sempre encaminhar seus datagramas mesmo que só conheçam parcialmente a arquitetura (topológica) da inter- rede E roteadores? Depende da arquitetura da inter- rede ede ede x ede 2 ede y 9 20

6 Arquitetura Original da Internet Baseada em roteadores centrais e um backbone APANET (controle pela INOC) Protocolo de roteamento no backbone: P (DVA) Problema: pouca escalabilidade etardo e sobrecarga do P BACKBONE 2 3 Arquitetura Original da Internet oteadores centrais que não conversam P : Non-participating routers: rotas default Caminhos não-ótimos ede Local 4 ede Local 5 N2 BACKBONE 2 3 N ede Local X ede Local 2 ede Local 3 ede Local ede Local 2 ede Local Arquitetura Original da Internet Evolução Inicial: Novo conceito de rede local : inter-rede rede controlada por uma autoridade administrativa individual oteadores da periferia conhecem parcialmente a topologia BACKBONE 2 3 Inter-rede rede 2 Inter-rede rede Sistema Central Inter-rede rede 3 Arquitetura Original da Internet Arquitetura permanece pouco escalável: Aumento do overhead de roteamento e do tamanho das tabelas de rotas Pressões contra mudanças gratuitas Crescimento das inter-redes redes periféricas Uso de protocolos de divulgação de rotas também nessas inter-redesredes Integração entre roteamento no sistema central e roteamento nas inter-redes redes periféricas Problema reside na política de roteamento esponsabilidade e capacidade 23 24

7 Bacharelado em Informática evisão da Arquitetura Disciplina: Modelo de operação Endereçamento IP Protocolos IP e ICMP Encaminhamento e roteamento Atualização de tabelas de rotas (Autonomous systems) AS 2... n AS 0 AS n Divisão da Internet em Sistemas Autônomos (AS), cada AS consistindo em um conjunto de roteadores e redes sob mesma administração AS é identificado por um número de 6 bits BACKBONE AS 2 Copyright by TeleMídia Lab Definição Clássica Conjunto de roteadores, administrados de forma única ( único responsável técnico), que utilizam um protocolo de roteamento interno e métricas em comum para definir rotas dentro de um AS e que utilizam um protocolo de roteamento externo para divulgar e receber rotas de outros AS s. Definição Atual Conjunto de roteadores, administrados de forma única ( único responsável técnico) que possuem uma política de roteamento interno coerente e que anunciam e recebem rotas consistentes de outros AS s através de um protocolo de roteamento externo. A princípio não existe um limite teórico para o tamanho de um AS: pode ser uma simples rede local pode ser uma rede corporativa inteira pode ser um conjunto de redes de clientes de um provedor de acesso Internet 27 28

8 igp AS AS pode usar um igp - protocolo de roteamento interno - para calcular rotas internas egp 29 igp2 AS2 AS usa um egp - protocolo de roteamento externo - para trocar infos. sobre rotas com outros AS s oteadores de borda Arquitetura da Internet com AS s Primeiro protocolo egp: EP!!! estrições: oteador de borda só divulga rotas para redes dentro do seu AS EP só propaga informações de alcançabilidade Não usa algoritmo para escolha de melhor rota esumindo: EP assume que a Internet tenha sempre um único backbone central interligando os roteadores de borda 30 AS AS2 EP EP AS0 (Sistema Central) AS3 EP Descentralização da Arquitetura da Internet igp igp egp igp igp egp Necessidade de um egp menos restritivo BP 3