Interconexão de Redes Aula 03 - Roteamento IP Prof. Esp. Camilo Brotas Ribeiro cribeiro@catolica-es.edu.br
Revisão Repetidor Transceiver Hub Bridge Switch Roteador Domínio de Colisão Domínio de Broadcast Slide 2 de 57
Rotas?! Slide 3 de 57
Camada de Rede Principal função: conduzir os pacotes da origem para o destino; Conduzir = Rotear; Os pacotes são roteados (conduzidos) por redes diferentes. Slide 4 de 57
Roteamento Dentro de uma rede ou sub-rede, os hosts se comunicam uns com os outros sem necessidade de qualquer dispositivo intermediário da camada de rede; Quando um host precisa se comunicar com outra rede, um dispositivo intermediário ou roteador atua como gateway para a outra rede; Como parte de sua configuração, um host possui um gateway padrão definido. Slide 5 de 57
Roteamento Slide 6 de 57
Roteamento O roteador também precisa de uma rota que defina para onde encaminhar o pacote logo em seguida; Isso é chamado de endereço de próximo salto; Se uma rota estiver disponível para o roteador, ele encaminhará o pacote para o roteador de próximo salto que oferece o caminho para a rede de destino. Slide 7 de 57
Roteamento Como funciona: origem destino Situações: 1. Origem e destino na mesma rede (devem ter o mesmo ID de Rede): pacote IP de destino 2. Origem e destino em redes diferentes (hosts com ID de Rede diferentes): pacote Gateway Slide 8 de 57
Roteamento Slide 9 de 57
Roteando Pacotes IP Slide 10 de 57
Roteando Pacotes IP Se a comunicação for entre os hosts de redes diferentes, a rede local entregará o pacote desde a origem até seu roteador de gateway; O roteador examina a porção de rede do endereço de destino do pacote e encaminha o pacote para a interface apropriada; Muitos roteadores ou saltos ao longo do caminho poderão processar o pacote antes da chegada ao destino. Slide 11 de 57
Roteando Pacotes IP PDU da Camada de Transporte (segmento) inalterado através de muitas redes e muitos roteadores. A cada salto, as decisões de encaminhamento são baseadas nas informações do cabeçalho do pacote IP. O pacote e seu encapsulamento da camada de rede também permanecem basicamente intactos através de todo o processo, desde o host de origem até o host de destino. Slide 12 de 57
Gateway Também conhecido como gateway padrão; Necessário para enviar um pacote para fora da rede local - se a porção de rede do endereço de destino do pacote for diferente da rede do host de origem, o pacote terá que ser roteado para fora da rede original; É a interface de um roteador conectado à rede local - possui um endereço da camada de rede que corresponde ao endereço de rede dos hosts; Os hosts são configurados para reconhecer este endereço como o gateway. Slide 13 de 57
Gateway Slide 14 de 57
Gateway Nenhum pacote pode ser encaminhado sem uma rota; Quer o pacote tenha origem em um host ou esteja sendo encaminhado por um dispositivo intermediário, o dispositivo precisa ter uma rota para identificar para onde encaminhar o pacote; Um host precisa encaminhar um pacote para o host na rede local ou para o gateway, conforme apropriado. Para encaminhar os pacotes, o host precisa ter rotas que representem estes destinos; Slide 15 de 57
Gateway Um roteador toma uma decisão de encaminhamento para cada pacote que chega à interface de gateway. Este processo de encaminhamento é chamado de roteamento; Para encaminhar um pacote para uma rede de destino, o roteador requer uma rota para essa rede. Se não existir uma rota para a rede de destino, o pacote não poderá ser encaminhado; Slide 16 de 57
Gateway A rede de destino pode estar a alguns roteadores ou saltos de distância do gateway; A rota para essa rede indicaria somente o roteador de próximo salto para o qual o pacote deve ser encaminhado, e não o roteador final; O processo de roteamento usa uma rota para mapear o endereço da rede de destino para o próximo salto, e então encaminhar o pacote para o endereço deste próximo salto. Slide 17 de 57
Gateway Slide 18 de 57
Roteamento Direto Ocorre quando as máquinas participando de uma conversação estão na mesma rede física. O transmissor encapsula o pacote IP no quadro do nível de enlace, mapeia o endereço IP destino no endereço físico de destino (via ARP) e envia o quadro diretamente ao destinatário. O transmissor sabe que o destinatário está na mesma rede física examinando a porção de rede do endereço IP destino, que deve ser igual ao próprio NetId (usando, para isso, a máscara de sub-rede). Slide 19 de 57
Roteamento Direto Slide 20 de 57
Roteamento Indireto Ocorre quando duas máquinas participando de uma conversação não estão na mesma rede física. Neste caso, gateways intermediários terão que manusear o datagrama até que ele chegue ao seu destino. O transmissor deve identificar um gateway para onde enviar o datagrama. Este gateway precisa estar, necessariamente, na mesma rede física do transmissor. Slide 21 de 57
Roteamento Indireto Slide 22 de 57
Roteamento Como verificar se o host de origem e o host de destino estão na mesma rede? Máscara de rede + operação AND bit a bit ; Exemplo: IP 1: 10.10.10.5/24 IP 2: 10.10.20.12/24 Máscara em decimal: 255.255.255.0 Slide 23 de 57
Roteamento Slide 24 de 57
Roteamento 10.10.10.5/24 10.10.20.12/24 Redes diferentes: envia para o Gateway! Slide 25 de 57
Roteamento Agora o Gateway deve encaminhar para a rede correta. Mas qual é a rede correta? O Gateway consulta a Tabela de Roteamento. Tabela de Roteamento: Slide 26 de 57
Tabela de Roteamento Slide 27 de 57
Tabela de Roteamento Slide 28 de 57
Tabela de Roteamento Assim como os dispositivos finais, os roteadores também adicionam rotas para redes conectadas à sua tabela de roteamento; Quando a interface de um roteador é configurada com um endereço IP e uma máscara de sub-rede, a interface torna-se parte dessa rede; Agora, a tabela de roteamento inclui essa rede como uma rede diretamente conectada. Porém, todas as outras rotas precisam ser configuradas ou adquiridas por meio de um protocolo de roteamento; Slide 29 de 57
Tabela de Roteamento Para encaminhar um pacote, o roteador precisa saber para onde enviá-lo. Esta informação está disponível na forma de rotas em uma tabela de roteamento; A tabela de roteamento armazena informações sobre redes conectadas e remotas; As redes conectadas estão diretamente ligadas a uma das interfaces do roteador. Estas interfaces são os gateways para os hosts em diferentes redes locais; Slide 30 de 57
Tabela de Roteamento As redes remotas são redes que não estão diretamente conectadas ao roteador. As rotas para essas redes podem ser configuradas manualmente no roteador pelo administrador da rede, ou então aprendidas automaticamente com o uso de protocolos de roteamento. As rotas da tabela de roteamento possuem três atributos principais: Rede de destino Próximo salto Métrica Slide 31 de 57
Tabela de Roteamento O roteador associa o endereço de destino do cabeçalho do pacote à rede de destino de uma rota da tabela de roteamento, e encaminha o pacote para o roteador de próximo salto especificado por essa rota; Se houver duas ou mais rotas possíveis para o mesmo destino, a métrica (custo) será utilizada para decidir qual rota aparecerá na tabela de roteamento. Slide 32 de 57
Tabela de Roteamento A tabela de roteamento de um roteador Cisco pode ser verificada com o comando show ip route: Slide 33 de 57
Tabela de Roteamento Como já foi falado, os pacotes não podem ser encaminhados pelo roteador sem uma rota; Se uma rota que representa a rede de destino não estiver na tabela de roteamento, o pacote será descartado (ou seja, não será encaminhado); A rota correspondente pode ser uma rota para uma rede diretamente conectada ou uma rota para uma rede remota. O roteador também pode usar uma rota padrão para encaminhar o pacote. A rota padrão é usada quando a rota de destino não está representada por qualquer outra rota na tabela de roteamento. Slide 34 de 57
Tabela de Roteamento dos Hosts Os hosts acrescentam automaticamente todas as redes conectadas às rotas. Estas rotas para as redes locais permitem que os pacotes sejam entregues aos hosts conectados a estas redes; Os hosts também requerem uma tabela de roteamento local para assegurar que os pacotes da camada de rede sejam direcionados para a rede de destino correta; Slide 35 de 57
Tabela de Roteamento dos Hosts Diferente da tabela de roteamento de um roteador, que contém tanto rotas locais quanto remotas, a tabela do host normalmente contém sua conexão ou conexões diretas com a rede e sua própria rota padrão para o gateway; A configuração do endereço do gateway padrão no host cria a rota padrão local; A tabela de roteamento de um computador host pode ser verificada na linha de comando pela execução dos comandos route, netstat-r, ou route PRINT. Slide 36 de 57
Tabela de Roteamento dos Hosts Slide 37 de 57
Tabela de Roteamento dos Hosts Am algumas circunstâncias, você poderá querer indicar rotas mais específicas de um host. Você pode usar as seguintes opções para o comando route para modificar o conteúdo da tabela de roteamento: route ADD route DELETE route CHANGE Slide 38 de 57
A Rede de Destino A natureza hierárquica do endereçamento da camada 3 significa que uma entrada de rota pode referir-se a uma grande rede geral e outra entrada pode referir-se a uma sub-rede dessa mesma rede. Ao encaminhar um pacote, o roteador selecionará a rota mais específica; Um pacote destinado à uma sub-rede de uma rede maior seria roteado com o uso da rota para a sub-rede. Porém, um pacote endereçado a uma sub-rede diferente dentro da mesma rede maior seria roteado com o uso de uma entrada mais geral. Slide 39 de 57
A Rede de Destino A precedência da seleção de rota para o pacote que vai para 10.1.1.55 seria: 1. 10.1.1.0 2. 10.1.0.0 3. 10.0.0.0 4. 0.0.0.0 (Rota padrão, se configurada) 5. Descartado Slide 40 de 57
A Rede de Destino Rota Padrão: Um roteador pode ser configurado para ter uma rota padrão. Uma rota padrão é uma rota que corresponderá a todas as redes de destino; Slide 41 de 57
A Rede de Destino Nas redes IPv4, o endereço 0.0.0.0 é usado com esta finalidade. A rota padrão é usada para encaminhar pacotes para os quais não há entrada na tabela de roteamento para a rede de destino. Os pacotes com um endereço de rede de destino que não corresponde a uma rota mais específica na tabela de roteamento são encaminhados para o próximo salto associado à rota padrão. Slide 42 de 57
A Rede de Destino - Próximo Salto O próximo salto é o endereço do dispositivo que processará o pacote em seguida; Para um host em uma rede, o endereço do gateway padrão (interface do roteador) é o próximo salto para todos os pacotes destinados a uma outra rede; Na tabela de roteamento de um roteador, cada rota lista um próximo salto para cada endereço de destino que fizer parte da rota. Conforme cada pacote chega a um roteador, o endereço da rede de destino é examinado e comparado com as rotas da tabela de roteamento; Slide 43 de 57
A Rede de Destino - Próximo Salto Quando uma rota correspondente é determinada, o endereço de próximo salto para essa rota é usado para encaminhar o pacote a seu destino; Então, o roteador encaminha o pacote pela interface na qual o roteador de próximo salto está conectado. O roteador de próximo salto é o gateway para redes além daquele destino intermediário. Slide 44 de 57
A Rede de Destino - Próximo Salto As redes diretamente conectadas a um roteador não possuem endereço de próximo salto porque não existe um dispositivo intermediário entre o roteador e essa rede; O roteador pode encaminhar pacotes diretamente pela interface dessa rede em direção ao host de destino; Algumas rotas podem ter múltiplos próximos saltos. Isso indica que existem múltiplos caminhos para a mesma rede de destino. Estas são rotas paralelas que o roteador pode usar para encaminhar pacotes. Slide 45 de 57
Encaminhamento de Pacotes O roteamento é feito pacote por pacote e salto a salto; Cada pacote é tratado independentemente em cada roteador ao longo do caminho. A cada salto, o roteador examina o endereço IP de destino de cada pacote e então checa a tabela de roteamento procurando as informações de encaminhamento; O roteador fará uma destas três coisas com o pacote: Encaminhá-lo para o roteador de próximo salto; Encaminhá-lo para o host de destino; Descartá-lo. Slide 46 de 57
Encaminhamento de Pacotes Verificação do Pacote: Como dispositivo intermediário, o roteador processa o pacote na camada de rede. Porém, os pacotes que chegam às interfaces do roteador estão encapsulados como PDUs da Camada de Enlace de Dados (camada 2); O roteador primeiro descarta o encapsulamento da camada 2 para que o pacote possa ser examinado; Slide 47 de 57
Encaminhamento de Pacotes Seleção do Próximo Salto: No roteador, é examinado o endereço de destino no cabeçalho do pacote. Se uma rota correspondente na tabela de roteamento mostrar que a rede de destino está diretamente conectada ao roteador, o pacote será encaminhado para a interface com a qual a rede está conectada. Neste caso, não há próximo salto; Slide 48 de 57
Encaminhamento de Pacotes Para ser inserido na rede conectada, o pacote precisa primeiro ser reencapsulado pelo protocolo da camada 2, e depois encaminhado pela interface; Se a rota que corresponde à rede de destino de um pacote for uma rede remota, o pacote será encaminhado para a interface indicada, encapsulado pelo protocolo da camada 2 e enviado para o endereço do próximo salto; Slide 49 de 57
Encaminhamento de Pacotes Slide 50 de 57
Encaminhamento de Pacotes Se uma tabela de roteamento não possuir uma entrada para uma rota mais específica para um pacote que chega, o pacote será encaminhado para a interface indicada por uma rota padrão, se houver uma; Este processo pode ocorrer algumas vezes até que o pacote chegue a sua rede de destino; As rotas padrão são importantes porque o roteador de gateway provavelmente não possui uma rota para todas as redes possíveis na Internet. Slide 51 de 57
Encaminhamento de Pacotes Slide 52 de 57
Encaminhamento de Pacotes Como o pacote passa através dos saltos na conexão entre redes, todos os roteadores necessitam de uma rota para encaminhar um pacote; Se em qualquer roteador não for encontrada uma rota para a rede de destino na tabela de roteamento e não houver uma rota padrão, o pacote será descartado. Slide 53 de 57
Encaminhamento de Pacotes O IP não possui meios para devolver um pacote ao roteador anterior se um roteador específico não tiver para onde enviar o pacote. Esta função prejudicaria a eficiência do protocolo e os baixos overhead. São utilizados outros protocolos para reportar estes erros. Slide 54 de 57
Encaminhamento de Pacotes Slide 55 de 57
Referências Bibliográficas Cisco Networking Academy. CCNA Exploration 4.0 - Fundamentos de Rede CRUZ, A. O.; Roteamento IP (com adaptações) KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet. 3 ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2006 LUCAS, J. E. S.; Aula 02 e 03 - Arquitetura e Protocolos de Redes de Computadores (com adaptações) Slide 56 de 57
Interconexão de Redes Obrigado!!! Prof. Esp Camilo Brotas Ribeiro cribeiro@catolica-es.edu.br Slide 57 de 57