NRSYSTEM SOLUÇÕES Fundamentos de Design de Interfaces para Internet Este documento é propriedade intelectual 2013 do Núcleo de Educação a distância da NRsystem e distribuído sob os seguintes termos: 1. As apostilas publicadas pelo do Núcleo de Educação a distância da NRsystem podem ser reproduzidas e distribuídas no todo ou em parte, em qualquer meio físico ou eletrônico, desde que os termos desta licença sejam obedecidos, e que esta licença ou referência a ela seja exibida na reprodução. 2. Qualquer publicação na forma impressa deve obrigatoriamente citar, nas páginas externas, sua origem e atribuições de direito autoral (o Núcleo de Educação a distância da NRsystem e seu(s) autor(es)). 3. Todas as traduções e trabalhos derivados ou agregados incorporando qualquer informação contida neste documento devem ser regidas por estas mesmas normas de distribuição e direitos autorais. Ou seja, não é permitido produzir um trabalho derivado desta obra e impor restrições à sua distribuição. O Núcleo de Educação a distância da NRsystem deve obrigatoriamente ser notificado (nrsystem@nrsystem.br) de tais trabalhos com vista ao aperfeiçoamento e incorporação de melhorias aos originais. Adicionalmente, devem ser observadas as seguintes restrições: A versão modificada deve ser identificada como tal O responsável pelas modificações deve ser identificado e as modificações datadas Reconhecimento da fonte original do documento A localização do documento original deve ser citada Versões modificadas não contam com o endosso dos autores originais a menos que autorização para tal seja fornecida por escrito. A licença de uso e redistribuição deste material é oferecida sem nenhuma garantia de qualquer tipo, expressa ou implícita, quanto a sua adequação a qualquer finalidade. O Núcleo de Educação a distância da NRsystem não assume qualquer responsabilidade sobre o uso das informações contidas neste material.
Prof. Rogério Fernandes da Costa:. Especialista em Gestão de Projetos www.nrsystem.com.br rogerio@nrsystem.com
Plano de aula 1. Componentes para comutação 2. Enlaces 3. Comutação de pacotes 4. Roteadores 5. Princípios de roteamento 6. Configuração de roteadores Cisco 7. Protolos RIP e OSPF 8. Convergência entre roteadores
Gilberto Gil (1992): Parabolicamará Antes mundo era pequeno Porque Terra era grande Hoje mundo é muito grande Porque Terra é pequena Do tamanho da antena Parabolicamará
Componentes básicos de hardware em redes de computadores Sistemas Finais: são os mais diversos tipos de equipamentos que podem e se conectam a Internet; Computador (Tradicional); Celulares; Roteadores Câmeras. Os sistemas finais se conectam entre si através de enlaces de comunicação (Link);
Componentes básicos de hardware da Internet Sistemas finais acessam a Internet por meio de um Provedor de Serviços de Internet (Internet Service Providers - ISPs); Por Exemplo: UOL; Empresa Local de Telefonia Speedy; ISPs Coorporativos; ISPs de Faculdades e Universidades.
Componentes básicos de hardware da Internet Os ISPs que são os Pontos de Acessos dos sistemas finais são considerados de nível mais baixo; Os pontos de acesso se conectam a ISPs de nível mais alto (Nacionais (Embratel, RNP) e Internacionais AT&T, Sprint) para permitir o acesso a Internet. ISPs de mais alto nível são composto de roteadores de alta velocidade e desempenho; São interconectado através de enlace de fibra ótica de alta velocidade; Os ISPs seja baixo ou alto nível são gerenciados de forma independente, ambos executam o protocolo IP (Internet Protocol).
Enlaces de Comunicação Enlace de Comunicação: existem vários tipos de enlace de comunicação, os quais são constituídos de diferentes meios de transmissão: Cabo Coaxial; Fio de Cobre; Fibra Ótica e Ondas de Rádio (ar). Enlaces diferentes podem transmitir dados em taxas diferentes; A taxa de transmissão é medida em bits por segundo (largura de banda); Em geral, sistemas finais não são interligados diretamente por um único enlace; Os sistemas finais em geral são interconectados por comutadores de pacotes.
Comutação de pacotes Comutador de Pacotes: Um comutador de pacotes é responsável pelo encaminhamento de pacotes entre os enlaces de entrada e saída; Pacote é um bloco de informação; Existem basicamente dois tipos de comutadores de pacotes: roteadores e switch, ambos encaminham os pacotes para os seus caminhos finais. Roteador O roteamento está no centro de todas as redes de dados, movendo informações em redes interconectadas da origem para o destino. Os roteadores são os dispositivos responsáveis pela transferência de pacotes de uma rede para a próxima.
Roteadores O roteador é o único equipamento que visualiza todas as mensagens enviadas por qualquer computador de qualquer uma das redes da empresa. Um roteador tem, duas tarefas distintas, porém relacionadas: 1ª garante que a informação não vá para onde ela não é necessária. Isso é crucial para impedir que grandes volumes de dados venham a entupir as conexões de "meros espectadores" 2ª garante que as informações cheguem ao destino desejado. O roteador desempenha um papel fundamental no funcionamento de qualquer rede de dados. Os roteadores são os principais responsáveis por interconectar redes, determinando o melhor caminho para enviar pacotes encaminhando pacotes para o destino. A decisão primária de encaminhamento dos roteadores se baseia nas informações de Camada 3, o endereço IP de destino.
Melhor Caminho A escolha do melhor caminho é baseada na comparação da métrica do enlace Normalmente: Melhor = menor caminho A métrica é o custo de envio em um enlace Pode ser diferentes informações Taxa de transmissão em bps Vazão Atraso Número de saltos (no. de hops) (+ usado)
Princípios de roteamento Princípio 1: Todos os roteadores tomam suas decisões sozinhos com base nas informações presentes em sua própria tabela de roteamento Princípio 2: O fato de um roteador ter determinadas informações em sua tabela de roteamento não significa que todos os roteadores tenham as mesmas informações Princípio 3: As informações de roteamento sobre o caminho de uma rede para outra não fornecem informações de roteamento sobre o caminho inverso ou de retorno
Componentes básicos de hardware Importante: A sequência de enlaces de comunicação e comutadores de pacotes que um pacote percorre desde os sistema final remetente até o sistema final receptor é conhecido como rota ou caminho. Na Internet, geralmente não existe um caminho dedicado comutação de pacotes.
Roteadores Cisco - Modos de apresentação Basicamente, esses são os três principais modos (outros existem, mas são considerados sub-modos, como o de configuração da interface de rede). A maneira de identificar a diferença entre os modos é pelo símbolo depois do hostname: roteador> - user mode roteador# - privileged mode roteador(config)# - modo de configuração global
Controle de acesso roteadores Cisco O acesso é implementado usando os seguintes métodos: Acesso a Console Acesso via Telnet (incluindo Terminal Access Controller Access Control System [TACACS]) Acesso Simple Network Management Protocol (SNMP) Acesso ao Servidor de Rede para os arquivos de configuração dos roteadores
Acesso a roteadores Cisco Os três primeiros métodos podem ser assegurados empregando características contidas no software do roteador. Para cada método, pode ser permitido acesso não privilegiado e acesso privilegiado para o usuário (ou grupo de usuários). O acesso não privilegiado permite aos usuários monitorar o roteador, mas não configurar o roteador.
Acessando via Console roteador>enable Habilita o acesso Password: Caso tenha habilitado uma senha no primeiro acesso digite a mesma, a senha não é exibida na tela durante a digitação roteador#
Roteadores Cisco Modo privilegiado Nesse modo as opções são bem maiores e os comandos "debug", "config" podem ser utilizados. Para voltar ao modo sem privilégios", apenas digite disable. roteador#disable roteador>
Roteadores Cisco Para mudar para o modo de configuração, você tem que estar logado em modo privilegiado e então digitar config. O sistema vai lhe perguntar o tipo de configuração desejada, mas o default "terminal" é provavelmente o qual você vai usar. roteador#config Configuring from terminal, memory, or network [terminal]?
Roteadores Cisco Para seguir direto para a configuração padrão, digite configure terminal, digitando config t+tab o comando é implementado. roteador#config t Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. Para sair do modo de configuração global, use exit ou control+z.
Roteadores Cisco Com o comando show version, você pode obter informações sobre o modelo, versão do IOS sobre o seu roteador. Ele pode ser digitado tanto em privileged mode ou user mode. roteador>show version roteador#show version
Roteadores Cisco As configurações de rede, como o IP, máscara da subrede e etc, podem ser vistos de varias formas. O modo mais simples são com os seguintes comandos (todos executados em privileged mode): show interface - mostra as configurações de todas as interfaces disponíveis; show ip interface - mostra as informações referentes a camada 3 das interfaces; show ip route - mostra a tabela de roteamento.
Verificando a interface show interfaces fastethernet 0/0 um roteador não pode ter várias interfaces pertences à mesma sub-rede IP. Cada interface deve pertencer a uma sub-rede separada. Exemplo: Um roteador não pode ter sua interface FastEthernet 0/0 configurada como o endereço e a máscara 172.16.3.1/24 e sua interface FastEthernet 0/1 configurada como 172.16.3.2/24.
Protocolos de roteamento Os protocolos de roteamento permitem a construção e atualização de tabelas de roteamento entre os gateways. Com o crescimento da rede e por conseqüência das tabelas de roteamento, foi necessário a implantação de protocolos de roteamento hierárquicos.
Protocolos de roteamento Um protocolo de roteamento é um conjunto de processos, algoritmos e mensagens usados para trocar informações de roteamento e popular a tabela de roteamento com os melhores caminhos escolhidos pelo protocolo de roteamento. Entre as finalidades de um protocolo de roteamento estão: A detecção de redes remotas; A manutenção de informações de roteamento atualizadas; A escolha do melhor caminho para as redes de destino; A capacidade de localizar um novo melhor caminho, se o caminho atual não estiver mais disponível;
Protocolo Interiores e Exteriores Protocolos Interiores São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de um mesmo sistema autônomo Protocolos Exteriores São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de sistemas autônomos diferentes P. Interior SA #1 P. Exterior P. Interior SA #2 P. Interior P. Interior P. Interior
Routing Information Protocol - RIP O protocolo RIP (Routing Information Protocol) utiliza o algorítmo vetor-distância. Este algorítmo é responsável pela construção de uma tabela que informa as rotas possíveis dentro do AS. (Autonomous System) AS grupo de redes e roteadores controlados por uma única autoridade administrativa.
Roteamento Estático e Dinâmico 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
Roteamento Estático e Dinâmico 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
Base do RIP As rotas formam uma tabela. Cada uma destas rotas contém as seguintes informações: Endereço -> IP da rede; Roteador -> Próximo roteador da rota de destino; Interface -> O enlace utilizado para alcançar o próximo roteador da rota de destino;
Continuação informações tabela RIP Métrica -> Número indicando a distância da rota (0 a 15), sendo uma rota com métrica 16 considerada uma rota infinita; Tempo -> Quando a rota foi atualizada pela última vez; O RIP emite mensagens do roteamento-atualização em intervalos regulares (a cada 30 segundos) e quando a topologia da rede mudar.
Especificações do RIP Campos entre parênteses são utilizados nas versões RIPv2 e RIPng (utilizado em redes baseadas em IPv6).
Open Shortest Path First - OSPF O SPF funciona de modo diferente do vetor-distância, ao invés de ter na tabela as melhores rotas, todos os nós possuem todos os links da rede. Cada rota contém o identificador de interface, o número do enlace e a distância ou métrica. Com essas informações os nós (roteadores) descobrem sozinhos a melhor rota.
Especificações OSPF
Cenário proposto: Interligação de duas redes geograficamente dispersas
Criando as interfaces de rede LAN e WAN Switch 1 Switch 2 O endereço MAC (Media Access Control) é o endereço físico da interface de rede 48 bits. Protocolo responsável pelo controle de acesso de cada estação à rede. Este endereço é o utilizado na camada 2 (Enlace) do Modelo OSI.
Criando a interface Um roteador pode conter mais de uma interface. Use o comando enable para acessar o modo de usuário com privilégios, em seguida, configure terminal, ou simplesmente, configure t para criar a interface das portas fastethernet ou serial.
Adicionando ip a interface O comando int seguido da identificação da porta permite a atribuição de um número de ip a interface. Exemplo: router(config)#int fa0/0 Acessando a porta na qual será configurada a interface Router(config-if)#ip add 192.168.1.1 255.255.255.0 Atribuindo IP e máscara a porta de comunicação
Adicionando ip a interface Configurando interface na porta serial. Exemplo: router(config)#int s0/01/0 Acessando a porta na qual será configurada a interface router(config-if)#ip add 10.0.0.1 255.0.0.0 Atribuindo IP e máscara a porta de comunicação router(config-if)#bandwidth 256 Determina a largura de banda (tráfego de dados)
Interface LAN roteador Matriz Configurando o endereço IP e a máscara de sub-rede
Interface LAN roteador Filial Configurando o endereço IP e a máscara de sub-rede
Redes Geograficamente dispersas
No Modelo de Referência OSI São previstas 7 camadas e as denominações de cada camada são apresentadas acima. A figura anterior mostra um exemplo de transferência de dados entre os processos as redes matriz e Filial. Cada camada acrescenta um cabeçalho nos dados recebidos e envia-os à camada inferior. A camada inferior trata os dados e o cabeçalho como somente dados vindos da camada superior. O cabeçalho contém as regras e informações que somente a camada par é capaz de entender e corresponde ao que é denominado de protocolo.
Interface WAN
Criando a Interface WAN
Conexões do roteador Conectar um roteador a uma rede exige o acoplamento de um conector de interface do roteador a um conector de cabo. Como você pode ver na figura, os roteadores Cisco oferecem suporte a muitos tipos de conector diferentes.
Mostrar configurações Para visualizar as configurações, você pode usar o comando show running-config
Configurando as tabelas de roteamento O comando show ip route é usado para exibir a tabela de roteamento. Inicialmente, a tabela de roteamento permanecerá vazia se não houver nenhuma interface configurada.
Configurando o RIP O comando router rip tem a função de incluir a(s) rota(s) da(s) interface(s). Exemplo: router#router rip Configurando a tabela router#network 192.168.1.0 Adicionando a rede a tabela Caso exista mais de uma interface, você deverá incluir as demais redes na tabela de roteamento
Inclusão de rotas no RIP Importante lembrar que qualquer alteração na programação, para que surta efeito, deve ser precedida do comando copy run startup-config
Configurando OSPF router#router ospf 1 A Configuração da tabela ospf exige uma identificação (ID) para atribuição de Processo(s) ao roteador router#network 192.168.1.0 255.255.255.0 area 0 A atribuição da rede à tabela exige determinar uma área, é possível existir mais de uma área em uma rede, caso exista apenas uma região, esta, deverá obrigatoriamente ser região 0. A área 0 está reservada para o backbone. O backbone é responsável por sumarizar as topologias de cada área para todas as outras áreas.
RIP X OSPF Vantagens/desvantagens Vantagens do RIP: Fácil implementação e em redes pequenas não despende muita largura de banda e gerenciamento; Desvantagens do RIP: Convergência muito lenta para rede de tamanho médio ou maiores, limitações do nº de saltos por caminho, limitação métrica. Vantagens do OSPF: Maior velocidade de convergência, suporte a várias métricas, caminhos múltiplos, sem loop nem contagem ao infinito e sincronismo entre os bancos. Desvantagens do OSPF: Complexidade no gerenciamento e implementação.
Protocolo RIP Adota o procedimento de enviar broadcasts periódicos contendo a totalidade da tabela de roteamento para a rede. Em redes de grande porte, especialmente em redes com links WAN mais limitados, isso pode gerar um consumo excessivo de largura de banda e causar problemas mais sérios. Redes baseadas no protocolo RIP são redes planas. Não existe o conceito de fronteiras, ou áreas.
Protocolo OSPF Utiliza anúncios multicast e as atualizações apenas são disparadas quando existe alguma alteração na rede (anúncios incrementais) Redes OSPF convergem mais eficientemente do que redes RIP. Permite a implementação de hierarquia às redes, por meio das áreas. Isso facilita o planejamento da rede, assim como tarefas de agregação e sumarização de rotas.
Convergência A convergência ocorre quando as tabelas de roteamento de todos os roteadores estão em um estado de consistência. Haverá convergência na rede quando todos os roteadores tiverem informações completas e precisas sobre ela.
O tempo de convergência é o tempo que os roteadores levam para compartilhar informações, calcular os melhores caminhos e atualizar suas tabelas de roteamento. Para que uma rede seja completamente operável, é necessário que haja convergência nela. Portanto, a maioria das redes requer pouco tempo de convergência. Interior Gateway Routing Protocol ( IGRP) protocolo de roteamento proprietário da Cisco, baseado em vetor distância (255). Atualizações a cada 90 segundos EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) protocolo avançado de roteamento por vetor da distância proprietário da Cisco Usa balanceamento de carga Usa características combinadas de vetor da distância e estado dos links As atualizações de roteamento são enviadas por multicast
Métricas de roteamento Métrica é um valor usado por protocolos de roteamento para atribuir custos com a finalidade de alcançar redes remotas. A métrica é usada para determinar o melhor caminho quando houver vários caminhos para a mesma rede remota. Há casos em que um protocolo de roteamento aprende mais de uma rota para o mesmo destino. Para selecionar o melhor caminho, o protocolo de roteamento deve poder avaliar e diferenciar os caminhos disponíveis.
Métricas de roteamento Cada protocolo de roteamento usa sua própria métrica. Por exemplo, o RIP usa a contagem de saltos, o EIGRP usa uma combinação de largura de banda e atraso e a implantação do OSPF feita pela Cisco usa a largura de banda.
Métricas do RIP A contagem de saltos é a métrica mais fácil de visualizar. A contagem de saltos se refere ao número de roteadores que um pacote deve atravessar para alcançar a rede de destino. No exemplo anterior, para o R3 mostrado na figura, a rede 172.16.3.0 está há dois saltos, ou dois roteadores, de distância.
Verificando a convergência Podemos verificar a convergência do protocolo rip através do comando debug ip rip
Visualizando as rotas Use o comando show ip route para visualizar as conexões e rotas disponíveis
Bibliografia CCNA Exploration 4.0 Protocolos e conceitos de roteamento. Tutorial de Configuração de roteadores Cisco, disponível em: http://translate.google.com.br/translate?hl=pt- BR&langpair=en%7Cpt&u=http://perso.enslyon.fr/christophe.crespelle/enseignements/ASR/cisco-config.pdf Acessado em 20/03/2012. O protocolo OSPF Universidade Federal do Espírito Santo, disponível em: http://www.inf.ufes.br/~zegonc/material/s.o.%20ii/protocolo%20ospf.pdf Acessado em 20/03/2012.