Protocolo EIGRP. Graduação Tecnológica em Segurança da Informação São Leopoldo RS Brasil

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1 Protocolo EIGRP Diego Alves 1, Joel Ten Caten 1, Maximiliano Xavier 1, Roger Oberdan 1 1 Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS) Graduação Tecnológica em Segurança da Informação São Leopoldo RS Brasil {diegoalves_da_silva,mgx.max}@hotmail.com,{joeltencaten720,rogerobr}@gmail.com Abstract. This article aims to introduce the reader to the EIGRP protocol, exploring its functionality as well as its mode of operation, characteristics and details about its implementation. Will also made a comparison with protocols that resemble your idea on internal routing such as RIP and OSPF. At the end of the paper the results obtained from a case study conducted in the lab using GNS3 tool will be available. Resumo. Este artigo tem por finalidade apresentar ao leitor o protocolo EIGRP, explorando suas funcionalidades, bem como seu modo de operação, características e detalhes sobre sua implantação. Será feito também um comparativo com protocolos que se assemelham em sua ideia de roteamento interno como RIP e OSPF. Ao final do documento serão disponibilizados os resultados obtidos através de um estudo de caso efetuado em laboratório com utilização da ferramenta GNS3. 1. IGRP Antes de iniciar a abordagem do tema foco do trabalho (EIGRP) será dada uma breve introdução de seu protocolo antecessor, o IGRP. O IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) dentro da cadeia de produção da Cisco Inc foi desenvolvido com a finalidade de suprir as necessidades identificadas dentro de um outro protocolo amplamente utilizado na época, o RIP (Routing Information Protocol) que possuía as atribuições de efetuar o roteamento interno. Pelas suas limitações, como: limite a 15 hops e não operar com mascaras de tamanho variável, a equipe de pesquisa da Cisco iniciou um projeto de desenvolvimento do protocolo IGRP que logo após ser concluído conseguiu obter notoriedade e passou a ser adotado como protocolo substituto do RIP. IGRP é um protocolo de vetor de distância. Os roteadores enviam as alterações de suas tabelas de roteamento para seus vizinhos em intervalos estabelecidos, da mesma maneira as informações da rede são repassadas assim que mutações nela ocorrem como: falhas de rede, novos roteadores adicionados e calcular distâncias para todos os destinos conhecidos. A flexibilidade do protocolo é comprovada através de seu suporte a múltiplos caminhos, como por exemplo: dois caminhos estabelecidos com a mesma largura de

2 banda no mesmo fluxo de dados, com possibilidade de conversão automática caso um dos links seja interrompido. 2. EIGRP O protocolo EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) é o sucessor do protocolo anteriormente citado (IGRP), e assim como ele o EIGRP trata-se de um protocolo de vetor de distância proprietário da Cisco. É capaz de unificar as capacidades de protocolos link-state e dos protocolos vetor de distância. Sua efetividade é maior quando comparado com o IGRP, e um dos responsáveis por isso é pelo uso do algoritmo DUAL (Diffuding Update Algorithm) que possui a capacidade de estabelecer a rotas mais adequadas e eficientes, considera-se eficiente um roteador que identifique menor custo e garantia que não haja loop na rede até o pacote chegar ao seu destino. Teoria Básica Um protocolo de vetor de distância típico necessita armazenar algumas informações ao calcular o melhor caminho para um destino, são elas: a distância (contagem de saltos) e o vetor (próximo hop). Na figura abaixo será exemplificado o funcionamento do protocolo RIP (Routing Information Protocol) comparando com o possível uso do protocolo EIGRP. O router Dois escolhe o caminho para a rede A examinando a contagem de saltos em cada caminho disponível. O caminho através do router três é três saltos e o caminho através do roteador Um são dois saltos, o router Dois escolhe o caminho através do roteador Um e descarta as informações obtidas através do roteador Três. Caso o caminho do roteador Um para a rede A caia, o roteador Dois perde toda sua conectividade até que ele expire sua rota pela tabela de roteamento (dentro do período de atualização), aí então o router Três re-anuncia sua rota (também respeitando o período de atualização

3 - 30 segundos). Será necessário aguardar entre 30 e 90 segundos para que o router Dois faça a conversão de rota do router Um para o router Três. O EIGRP ao invés de atualizações periódicas constrói uma tabela de topologia de cada um dos anúncios do vizinho e converge por um ou outro a procura de uma rota livre de loops. O router Dois salva as informações que recebeu de ambos os roteadores Um e Três. Ele escolhe o caminho Um como melhor caminho e o caminho do roteador Três como secundário, efetuando a conversão de um para outro automaticamente quando for necessário. DUAL (Algoritmo por difusão de atualização) Trata-se de uma tecnologia utilizada pelo protocolo EIGRP para garantir que uma determinada rota seja recalculada sempre que houver a possibilidade de loop de roteamento. O algoritmo foi desenvolvido pela SRI Internacional. O DUAL possui a capacidade de responder as mudanças na topologia de roteamento e ajustar dinamicamente as tabelas de roteamento do roteador automaticamente. A finalidade de uso do algoritmo DUAL é garantir que sempre sejam selecionadas rotas livres de loops roteamento, porém em algumas situações é possível que algoritmo recuse todas as rotas, neste caso ele mesmo invoca um Difusor por Computação fazendo com que todos os caminhos problemáticos sejam eliminados da rede. O algoritmo Bellman-Ford entra em cena para recuperar uma nova rota (o funcionamento deste algoritmo não faz parte do escopo deste documento). Torna-se claro que o EIGRP obtém o desejado tratamento de convergência rápida, pois o roteador que possui EIGRP configurado armazena as tabelas de roteamento de seus vizinhos, agilizando o processo de convergência de rotas, caso ocorra problema em algum dos enlaces que o conecta. 3.1 Capacidades As principais diferenças entre EIGRP e outros protocolos de roteamento é a convergência rápida, o suporte à máscara de sub-rede de comprimento variável, o suporte a atualizações parciais e suporte a vários protocolos da camada de rede. Um roteador usando o protocolo EIGRP armazena as tabelas de roteamento dos roteadores vizinhos, isso permite uma grande agilidade na hora de calcular rotas alternativas. Essas consultas se propagam até uma rota alternativa ser encontrada. O suporte a máscaras de sub-rede de comprimento variável faz com que rotas sejam resumidas automaticamente no limite de um número de rede. O protocolo EIGRP somente envia atualizações parciais quando é modificada a medida referente a uma rota de outro modo ele não realiza atualizações. As atualizações parciais são reguladas automaticamente de uma forma que as informações irão somente para os roteadores que necessitam. O resultado disso o protocolo EIGRP consome significativamente menos largura de banda do que seu antecessor IGRP.

4 O EIGRP tem suporte para Appletalk, IP e Novell Netware. AppleTalk redistribui as rotas aprendidas usando o protocolo de manutenção de tabela de roteamento (RTMP). A implementação IP redistribui as rotas aprendidas a partir do OSPF, do (RIP) IS-IS (EGP) ou (BGP). Novell redistribui as rotas a partir do Novell RIP ou do protocolo de aviso de serviço (SAP). O EIGRP combina protocolos de roteamento baseados em Vetor de Distancia e também recentes protocolos baseados no algoritmo de Estado de Enlace (Link-State). Este protocolo proporciona economia de trafego por limitar a troca de informações. 3.2 Tecnologias Para proporcionar um desempenho de roteamento superior, o Enhanced IGRP emprega quatro tecnologias-chave que se combinam. - Neighbor discovery/recovery: aprende dinamicamente o status de outros roteadores nas redes diretamente conectadas. Estes roteadores devem pesquisar continuamente seus vizinhos, enviando pacotes Hello. - Reliable Transport Protocol (RTP): é responsável pela garantia de entrega de pacotes na ordem correta, o EIGRP usa RTP (protocolo de transporte confiável) para enviar multicast das atualizações EIGRP e espera por mensagem de ACK unicast de cada vizinho no link. - DUAL finite-state machine: é o processo de cálculos para as rotas, que rastreia as rotas anunciadas por todos os vizinhos. A contagem de saltos métrica é a informação da distância utilizada para criar caminhos sem loops. as rotas são selecionados com base em possíveis sucessores - Protocol-dependent modules: Envia e recebe pacotes EIGRP que são encapsulados em um protocolo, como o IP. Este módulo tem suporte para outros protocolos de redes. 3.3 Conceitos de Roteamento O protocolo EIGRP se baseia em quatro conceitos fundamentais, e são elas: tabelas de vizinhos, tabelas de topologia, estados de rota e rotas de marcação. Cada um destes conceitos será explicado a seguir: Tabela de vizinhos: usando um roteador descobre um novo vizinho, o endereço do novo vizinho é armazenado como uma entrada em uma tabela própria para vizinhos. Quando um vizinho envia um pacote Hello, é anunciado um tempo de espera, que é a quantidade de tempo que um roteador trata um vizinho como alcançável e operacional. No caso de um pacote Hello não for recebido dentro do tempo de espera, seu tempo expira e o DUAL é informado sobre a alteração da topologia.

5 Tabelas de topologia: a tabela de topologia contém todos os destinos anunciados pelos roteadores vizinhos. Cada entrada na tabela de topologia inclui o endereço de destino e uma lista de vizinhos que anunciaram o destino. Para cada vizinho, a entrada registra a métrica anunciada que o vizinho armazena em sua tabela de roteamento. Uma regra importante que os protocolos de vetor de distância devem seguir é que se o vizinho anuncia este destino, ele deve usar a rota para encaminhar pacotes. A métrica que o roteador utiliza para chegar ao destino está também associada com o destino. A métrica que o roteador usa na tabela de roteamento, e para anunciar a outros roteadores, é a soma da melhor métrica anunciada de todos os vizinhos e os custos do link para o melhor vizinho. Estados de rotas: A entrada da tabela de topologia para um destino pode existir em dois estados: ativos ou passivos. Um destino está em estado passivo, quando o roteador não está executando calculos de rota; ela está no estado ativo quando o roteador está executando este cálculo. Um calculo de rota ocorre quando um destino não tem sucessores (próximo hop) disponível. O router inicia um novo calculo através do envio de um pacote de consulta para cada um dos seus roteadores

6 vizinhos. O roteador vizinho pode enviar um pacote de resposta, o que indica que ele tem um sucessor viável para o destino, ou pode enviar um pacote de consulta, indicando que ele está participando de um calculo de rotas. Enquanto um destino está no estado ativo, um roteador não pode alterar informações da tabela de roteamento do destino. Depois que o roteador recebeu uma resposta de cada roteador vizinho, a entrada da tabela de topologia para o destino retorna ao estado passivo, e o roteador pode selecionar um sucessor. Rotas de marcação: EIGRP suporta roteamento interno e externo. As rotas internas se originam dentro de uma AS. As rotas externas são aprendidas por outros protocolos de roteamento ou residem na tabela de roteamento como rotas estáticas. Estas rotas são marcadas individualmente com a identidade da sua origem. As rotas externas são marcadas com as seguintes informações: Router ID do roteador EIGRP que redistribuiu a rota Número da AS do destino Marca configurável do administrador ID do protocolo externo Métrica do protocolo externo Sinalizadores de bit para o roteamento padrão Marcação de rotas permite ao administrador de rede personalizar roteamento e manter controles de políticas flexíveis. Marcação de rotas é particularmente útil em ASs de trânsito, onde EIGRP geralmente interage com um protocolo de roteamento entre domínios que implementa políticas mais globais, resultando em um roteamento baseado em políticas muito escalável. 3.4 Pacotes O EIGRP apresenta alguns tipos de pacotes especiais, tais como: - Pacotes Hello: São usados para descoberta e recuperação de vizinhos. O roteador envia periodicamente o pacote Hello para os dispositivos de uma mesma rede para conhecer todos aqueles roteadores que estejam no mesmo domínio broadcast. Ele utiliza o endereço multicast Quando o roteador recebe os pacotes Hello, ele cria uma tabela de vizinhos e com o recebimento continuo deste pacote ele mantem sua tabela atualizada. Caso o pacote de algum vizinho não chegue em tempo determinado(hold time 3x) 15 segundos, o roteador marca esse vizinho como inalcançável e o DUAL é informado sobre esta alteração. Em redes LAN o tempo do pacote Hello é de 5 segundos e em redes WAN o tempo do pacote é 60 segundos, então o tempo de espera (hold time) que é 3x o tempo do envio de cada pacote em LAN é de 15 e em WAN é de 180 segundos. - Pacote acknowledgment(ack): É enviado de maneira unicast para confirmar a entrega dos dados, reconhece o recebimento de uma atualização. É um pacote do tipo Hello que não possui nenhum tipo de dado somente sendo usado para resposta. - Pacotes Update: Estes pacotes são usados para transmitir a alcançabilidade dos

7 destinos, pacotes de atualização são enviados de forma unicast quando um novo vizinho é descoberto ele é utilizado para construir a tabela topológica. - Pacotes Query e Reply: Este pacote é enviado quando um destino não possui sucessores adequados. Estes pacotes são sempre enviados de forma multicast. Pacotes reply são sempre enviados em resposta a pacotes query, para instruir o originário a não recalcular a rota porque existem sucessores adequados, Reply são enviadas quando os destinos entram em estado ativo. E os Pacotes Reply são enviados unicast à origem do emissor da consulta (query). Ambos os pacotes são transmitidos com confiança. Query são usadas para pedir aos vizinhos um caminho para uma rota que recentemente foi perdida. 3.5 Métricas Ao configurar o EIGRP, duas regras básicas são necessárias para tentar influenciar sua métrica. A largura de banda deve sempre ser configurada para a largura de banda real da interface; as exceções a esta regra são os links seriais multiponto e outras situações de velocidade de mídia incompatível. O retardo sempre deve ser usado para influenciar decisões de roteamento EIGRP. Tendo em vista o EIGRP usa a largura de banda de interface para determinar a taxa para envio de pacotes, é importante configurá-lo corretamente. Se for necessário influenciar o caminho que o EIGRP escolher, é recomendado que utilize sempre o retardo para fazê-lo. Em larguras de banda menores, a largura de banda tem mais influência sobre a métrica total; em larguras de banda maiores, o retardo tem mais influência sobre a métrica total. O update do EIGRP contem 5 métricas: menor bandwidth, delay, load, reliability, e maximum transmission unit (MTU). O protocolo calcula por padrão o valor total da métrica utilizando os valores de bandwidth e delay utilizando a seguinte formula. bandwidth = ( /bandwidth(kbits)) * 256 delay = delay(ms) * 256 O EIGRP usa essas formulas e mais a de baixo para definir a métrica total: metric = [K1 * bandwidth + (K2 * bandwidth) / (256 - load) + K3 * delay] * [K5 / (reliability + K4)] Deve se ter muita atenção com o valor k. Por default os valores de k são: k1=1, k2=0 k3=1, k4=0, k5=0. Simplificando a fórmula. metric = badwidth + delay.

8 5. Sumarização Dentro do protocolo EIGRP são possíveis dois tipos de sumarização: sumarização automática e sumarização manual. Sumarização automática: este caso é aplicado no momento que o protocolo cruza um limite entre duas redes principais diferentes. No exemplo da figura abaixo, o roteador 2 anuncia apenas a rede /8 para o roteador 1, pois a interface que o roteador 2 usa para alcançar o roteador 1 encontra-se em uma rede principal diferente. Sumarização manual: o EIGRP também possibilita sumarizar rotas internas e externas basicamente em qualquer limite de bit, através da sumarização manual. Na figura abaixo, o roteador 2 está resumindo as seguintes redes /24, /24 e /24 no bloco CIDR /22. Sumarização automática de rotas externas: o EIGRP não irá fazer sumarização automática de rotas externas, a não ser que haja um componente da mesma rede principal que seja uma rota interna.

9 A imagem acima ilustra que o Roteador 3 está injetando rotas externas em /26 e /26 no EIGRP. Embora o sumário automático normalmente faça com o que o Roteador 3 sumarize as rotas /26 e /26 em um destino de rede principal ( /24), ele não faz isso porque as duas rotas são externas. No entanto, se você reconfigurar o link entre os Roteadores 2 e 3 para /26 e adicionar instruções dessa rede nos Roteadores 2 e 3, o sumário automático /24 será gerado no Roteador EIGRP x RIP Atualmente no mercado possuímos dois protocolos de vetor de distancia, são eles EIGRP e RIP. Abaixo temos um comparativo com as principais características destes protocolos de roteamento. EIRGP Métrica Sua métrica é baseada em largura de banda mínima e atraso cumulativo do caminho. Atualizações de roteamento São realizadas atualizações parciais somente quando é modificada a medida referente a uma rota. As atualizações parciais são reguladas automaticamente de uma forma que as informações vão somente para os roteadores que necessitam. Número máximo de saltos Possui um limite de 224 saltos. Compatibilidade Como EIGR é um protocolo de propriedade da cisco o mesmo só é compatível em roteadores cisco. Convergência Possui uma convergência rápida devido ao seu algoritmo (DUAL), que após detectar uma mudança na topologia utiliza caminhos de backup através de roteadores conhecidos com sucessores viáveis, sem ser preciso recomputar o algoritmo.

10 RIP Métrica A métrica usada para a seleção de caminhos é a contagem de saltos. Atualizações de roteamento Transmite toda a tabela de rotas a cada 30s para seus vizinhos (e não só as alterações da tabela), acarretando em tráfego espúrio na rede. Número máximo de saltos Sua rota inatingível apresenta uma métrica igual à 16. Compatibilidade Por se tratar de um protocolo aberto e tradicional o mesmo possui compatibilidade com diversos roteadores. Convergência É considerada um dos principais pontos fracos do RIP, pois possui uma convergência extremamente lenta quando comparado ao EIGRP. Comparativo final Conforme salientado anteriormente, uma das principais desvantagens do RIP em relação ao EIGRP é o alto tempo de convergência, pois em caso de indisponibilidade de link o protocolo leva alguns minutos para atualizar suas rotas. Outra desvantagem é a sua incapacidade de operar em redes de grande escala, mas em contra partida o EIGRP por ser um protocolo proprietário da Cisco não é compatível com roteadores da demais marcas. 5. EIGRP x OSPF OSPF Métrica OSPF é um protocolo de roteamento do tipo estado de enlace, pois o mesmo envia avisos sobre o estado da conexão, acumulando informações sobre o estado do link e utilizando o algoritmo SPF para calcular a menor rota cada nó. Atualizações de roteamento Cada roteador constrói uma árvore de melhores caminhos. Número máximo de saltos Com o OSPF, não há limitação na contagem, de saltos. Compatibilidade Os principias fabricantes de equipamentos de rede suportam o protocolo OSPF nativamente. Convergência O OSPF possui uma rápida convergência, pois suas atualizações são propagadas instantaneamente.

11 Tabela comparativa Características EIGRP RIP OSPF Tipo de protocolo Vetor de distância Vetor de distância Estado de enlace Número máximo de saltos Não há limitação Convergência Rápida Lenta Rápida Atualizações de rotas Somente quando há modificações Transmite a tabela a cada 30s Somente quando há modificações Compatibilidade com diversos roteadores Não Sim Sim 6. Estudo de Caso Segue a topologia escolhida para a parte prática.

12 7. Demonstração Tabela de roteamento Roteador R5 Tabela de vizinhos Roteador R2 Encaminhamento de pacotes

13 Esta seria a rota com melhor métrica entre os dois pontos Ao desabilitar a porta entre R1 e R2 o EIGRP escolhe outra rota.

14 Agora desabilitamos a comunicação entre R6 e R2

15 Comandos 8. Conclusão O protocolo EIGRP é um protocolo vetor de distância proprietário da cisco. O mesmo incorpora utilizando o algoritmo dual, características inteligentes de protocolos estado de enlace. Mas na verdade é um protocolo vetor de distância. Como pontos positivos o mesmo possui um bom desempenho, uma ótima velocidade de convergência, mecanismos de rotas backup, possibilidade de balanceamento de tráfego com métricas diferentes e possui um método de configuração muito simples. A configuração do EIGRP quanto configurar o RIP realizando uma comparação, mas possui uma eficiência muito maior do que este, conforme descrito no trabalho. Este protocolo tem como um grande ponto negativo o fato de ser proprietário da cisco, assim somente pode ser executado em um ambiente cisco, em roteadores deste fabricante, o que impossibilita um uso maior do mesmo.

16 Referências bibliográficas 1. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol. IOS Technology Handbook Acessado em Outubro de Enhanced IGRP. Acessado em Outubro de Enhanced Interior Gateway Routing Protocol. Document ID: Acessado em Outubro de Enhanced Interior Gateway Routing Protocol Draft savage EIGRP Acessado em Outubro de pdf. Acessado em Outubro de &dq=INeighbor+discovery/recovery+EIGRP&source=bl&ots=wJygvJt_Om&s ig=fgybjmxpgw7nsnaca3by0agdeww&hl=pt- BR&sa=X&ei=ZaNIVJmkDMjIgwS0hYH4Cw&ved=0CB8Q6AEwAA#v=one page&q&f=false. Acessado em Outubro de Visão geral sobre EIGRP. Comunidade de suporte CISCO. Acessado em Outubro de 2014.