01 - Camada de Rede 2015.1

REDES DE

COMPUTADORES II

01 Camada de Rede

Maj Cardoso

[email protected]

Referncias Bibliogrficas

TANENBAUM, A.S. Redes de Computadores 4 edio. Campus, 2003.

SOARES, L.F.G.; LEMOS, G.; COLCHER, S. Redes de Computadores, das LANs, MANs e WANs s Redes ATM 2 edio. Campus, 1997.

STALLINGS, W. Data and Computer Communications 6th edition. Prentice Hall,

Interligao de Redes com TCP/IP Vol. I, Douglas E. Comer, Campus, 5 Edio, 2006.

Redes de Computadores Uma Abordagem de Sistemas, Larry L. Peterson e Bruce S. Davie, Campus, 3 Edio, 2004.

Redes de Computadores e a Internet, KUROSE, F. J e Ross, K.. Traduo - Rio de Janeiro: Pearson Addison Wesley, 2003

A Internet e Seus Protocolos - Uma Anlise Comparativa, Adrian Farrel, Campus 2005.

Manuais dos equipamentos de rede

Norma de cabeamento estruturado

IME - SE8 - Redes II - Maj Cardoso - 01 - Camada de Rede 2

Sumrio do Curso

01 Camada de Rede

02 Camada de Enlace

03 Protocolos de Acesso ao Meio

04 Padres IEEE para Redes Locais

05 Interligao de Redes Locais

06 MPLS

07 Camada Fsica

08 Meios Fsicos de Transmisso

09 Laboratrios (no decorrer do semestre)


Avaliao da Disciplina

Provas:

VC, VE e VF escritas

Trabalhos:

Trabalho prtico: implementao de(s) protocolo(s) apresentados

em sala de aula. Deve ser entregue o cdigo fonte, executvel e

um relatrio de execuo; e

Laboratrio: aplicao da teoria representada pela implementao

e entrega de relatrio de execuo.

Mdia VE:

(Prova Escrita * 2 + Trabalho prtico * 1) / 3


Datas e Previso de matrias

Data das VEs

12 de maro

VC

16 a 24 de abril

Previso de assuntos: itens 01, 02, 03, 04 (parte) e 09

VF

18 de junho a 26 de junho

Previso de assuntos: itens 01 a 09


Trabalhos prticos e laboratrios

Observaes sobre os trabalhos prticos e laboratrios:

Devem ser realizados de acordo com as normas de trabalhos

acadmicos;

Contedo e apresentao sero considerados para formao da

nota;

Plgios sero avaliados com grau ZERO;

Trabalhos copiados tero o grau (de 0 a 10) divididos entre os

trabalhos; e

Dever ser utilizada a linguagem C, C++ ou Java.

Sero utilizados para confeco de questes de VC, VE e

VF.


REVISO DE

ROTEAMENTO


Roteamento IP

ROTEAMENTO

A Camada de Rede deve determinar a ROTA ou CAMINHO tomado pelos pacotes ao seguirem de um Remetente a um Destinatrio.

Os algoritmos que CALCULAM ESSES CAMINHOS so denominados de ALGORITMOS DE ROTEAMENTO.


aplicao

transporte

rede

enlace

fsica

aplicao

transporte

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

rede

enlace

fsica

Roteamento IP


1

2 3

0111

valor no cabealho do

pacote chegando

algoritmo de roteamento

tabela de roteamento

valor do cab. enlace sada

0100

0101

0111

1001

3

2

2

1

Roteamento

Atributos desejveis:

Correo: no cometer erros.

Simplicidade: pouca complexidade.

Robustez: operabilidade aps falhas ou mudanas.

Estabilidade: convergncia

Equidade: todos tm direito de usar a rede.

Otimizao: determinao da melhor rota.


AS ETAPAS DE UM ROTEAMENTO

1. O roteador recebe pacotes de uma de suas redes.

2. O roteador passa os pacotes para a camada de rede.

3. O roteador verifica o endereo de destino do cabealho.

4. Se o destino estiver na rede de onde os dados vieram, o roteador descarta os pacotes, que j devero ter atingido o seu destino.

5. Se os dados forem destinados a uma rede diferente, o roteador consulta uma tabela de roteamento para determinar para onde encaminhar os pacotes.

6. Depois que o roteador determinar qual de suas interfaces receber dos dados, ele repassa os pacotes adiante.


ALGORITMO GENRICO DE

ROTEAMENTO Extrair o endereo IP de destino (IPD) do datagrama

Calcular o endereo IP da rede de destino (IPN)

SE (IPN igual a uma rede diretamente conectada) ENTO

enviar o datagrama diretamente ao destino

SENO SE (existe uma rota especfica para IPD) ENTO

rotear datagrama como especificado na tabela

SENO SE (IPN aparece na tabela) ENTO

rotear datagrama como especificado na tabela

SENO SE (um roteador default foi especificado) ENTO

enviar datagrama ao roteador default

SENO erro de roteamento


Algoritmo de roteamento IP atual

(aps sub-redes) Extrair endereo IP de destino,ID, do datagrama e calcular o

endereo da rede de destino IN

Se IN uma rede diretamente conectada

entregar o datagrama interface de rede,

seno para cada entrada da tabela de roteamento

calcule N fazendo um AND bit a bit entre ID e a

mscara de sub-rede da entrada

se N igual ao endereo de rede da entrada

rotear datagrama para o prximo passo especificado

fim_do_loop_for

se no foram encontradas coincidncias

declarar erro de roteamento


Roteamento Direto


Origem e Destino na mesma rede

Vrias topologias

Lembre-se equipamentos de nvel 2 no tratam endereo IP

10.35.143.0

10.35.143.10

10.35.143.15

Tabela de Roteamento

Destino Gateway

10.35.143.0 10.35.143.10

....... .......

Switch

Roteamento Indireto


Origem e Destino esto em redes diferentes

10.35.143.0

10.35.143.10 10.35.144.15


Destino Gateway

10.35.143.0 10.35.143.10

0.0.0.0 10.35.143.1

Router 10.35.144.0


Destino Gateway

10.35.143.0 10.35.143.1

10.35.144.0 10.35.144.1

....... .......

10.35.143.1 10.35.144.1


Destino Gateway

10.35.144.0 10.35.144.15

0.0.0.0 10.35.144.1

Algoritmos de Roteamento

No adaptativos ou estticos

No se utilizam de medidas ou estimativa do trfego corrente.

No se utilizam de informaes sobre a topologia atual da rede.

O clculo de rotas realizado offline e carregado nos ns da rede.

Exemplos: Shortest path, Flooding, Flow-based.

Adaptativos ou dinmicos

O clculo de rotas baseado em informaes atualizadas.

As decises sobre o clculo das rotas so alteradas de acordo

com mudanas na topologia e no trfego.

Normalmente empregam algum tipo de mtrica associada s rotas.

Exemplos: Distance vector, Link state.


A

B C

D E F

G H

2

2

6 1

3 3

2 2

7

4

2

Algoritmos de Roteamento Esttico

Shortest Path

Shortest Path

nmero de hops (roteadores)

ABC e ABE so igualmente longos

distncia geogrfica em Km

ABC mais longo do que ABE


As mtricas podem ser calculadas como uma funo da distncia, largura de

banda, do trfego mdio, do custo de comunicao, do comprimento mdio

da fila, do retardo detectado ou outros fatores.


Shortest Path Shortest Path


A

B C

D E F

G H

2

2

6 1

3 3

2 2

7

4

2 A

B (2,A) C (,-)

D (,-) E (,-) F (,-)

G (6,A) H (,-)

A

B (2,A) C (9,B)

D (,-) E (4,B) F (,-)

G (6,A) H (,-)

A

B (2,A) C (9,B)

D (,-) E (4,B) F (6,E)

G (5,E) H (,-)

A

B (2,A) C (9,B)

D (,-) E (4,B) F (6,E)

G (5,E) H (9,G)

A

B (2,A) C (9,B)

D (,-) E (4,B) F (6,E)

G (5,E) H (8,F)


Flooding Flooding

Cada pacote que chega enviado para todas as portas, exceto

para aquela por onde o pacote chegou.

Gera pacotes duplicados

contador de hops no cabealho

evitar o envio pela segunda vez (controle dos pacotes j inundados)

selective flooding

aplicaes militares - robustez

bancos de dados distribudos (atualizao simultnea)

sempre escolhe o caminho mais curto!! Porqu?



Flow-Based Flow-based routing:

Utiliza-se da topologia da rede e da carga (trfego) previamente

registradas.

possvel conhecer-se o comportamento mdio do trfego em um

certo enlace.

Conhecendo-se o trfego e a capacidade do enlace, possvel

deduzir o retardo mdio no enlace utilizando teoria das filas.

Deduzido o retardo mdio em cada enlace possvel estimar o

retardo mdio em todos os caminhos.

Um algoritmo de escolha de menor caminho determina o caminho

de menor retardo.


B C

D

E F

20

20

20 20 20

50

10

10


Flow-Based


i Linha i (pacotes/s)

Ci (Kbps)

Ci (pacotes/s)

Ti (ms)

Peso

1 AB 14 20 25 91 0.171

2 BC 12 20 25 77 0.146

3 CD 6 10 12.5 154 0.073

4 AE 11 20 25 71 0.134

5 EF 13 50 62.5 20 0.159

6 FD 8 10 12.5 222 0.098

7 BF 10 20 25 67 0.122

8 EC 8 20 25 59 0.098

CT

1

Flow-based Routing

4

ABC

9

AB

1

ABFD

7

AE

4

AEF

9

BA

4

CBA

1

DFBA

7

EA

4

FEA

8

BC

3

BFD

2

BFE

4

BF

8

CB

3

DFB

2

EFB

4

FB

3

CD

3

CE

2

CEF

3

DC

3

EC

2

FEC

3

DCE

4

DF

3

ECD

4

FD

5

EF

5

FE

A B C D E F

A

B

C

D

E

F

Sub-rede com capacidades de

linha mostradas em Kbps

Matriz de trfego em pacotes/s

Retardo mdio (Teoria das Filas) :

A

Pacote mdio de 800 bits

Retardo mdio de 86,37 ms

Classificao dos Algoritmos de

Roteamento Dinmicos Algoritmos de Roteamento GLOBAL:

Todos os roteadores tm informao completa da topologia da

rede e dos custos envolvidos.

Considera como dados de clculo a conectividade entre todos os

roteadores e todos os custos dos enlaces.

So conhecidos como Algoritmos de ESTADO DE ENLACE.

Algoritmos de Roteamento DESCENTRALIZADO:

Nenhum roteador tem informao completa sobre os custos de

todos os enlaces da rede.

O clculo do caminho realizado de modo iterativo e

distribudo, onde cada roteador conhece os vizinhos e custo

at eles e trocam informaes entre si.

So conhecidos como Algoritmos de VETOR DE DISTNCIAS.


Algoritmos de Roteamento Dinmico

Distance Vector Distance Vector Routing

Algoritmo de roteamento original da Internet (RIP)

Baseia-se na manuteno de uma tabela atualizada com os custos

dos melhores caminhos para cada destino na rede e qual o enlace a

ser utilizado para alcanar cada destino.

Esses custos podem ser medidos em hops, retardo, etc.

As tabelas so trocadas entre ns vizinhos em intervalos regulares.

A capacidade e o trfego do enlace no so levados em conta.


8 10 12 6

A

E

I

B C D

F G H

J K L

Exemplo de uma sub-rede

Novo retardo

a partir de J

Entradas de A, I, H, K e a nova tabela de roteamento para J


Distance Vector

Distance Vector Routing


Linha

Novos retardos:

Vetores recebidos dos vizinhos de J

Nova tabela

de roteamento

para J


Distance Vector Distance Vector Routing Problema da contagem at o infinito


1

1

1

1

2

2

2

3

3

4

Inicialmente

Aps 1 troca

Aps 2 trocas

Aps 3 trocas

Aps 4 trocas

A B C D E

Roteador A est inicialmente desativado.

1

3

3

5

5

7

7

:

2

2

4

4

6

6

8

:

3

3

3

5

5

7

7

:

4

4

4

4

6

6

8

:

Inicialmente

Aps 1 troca

Aps 2 trocas

Aps 3 trocas

Aps 4 trocas

Aps 5 trocas

Aps 6 trocas

A B C D E

Inicialmente todos esto ativados e o roteador A fica fora do ar ou a ligao para o router B est down.

Definio de um valor limite para infinito

Split Horizon


Link State Link State Routing

Funcionamento bsico do roteamento por estado de enlace:

descobrir os vizinhos e aprender seus endereos de rede

medir o retardo ou o custo para cada um dos vizinhos

criar pacote que diga tudo o que acaba de aprender (LSA)

enviar esse pacote para todos os outros roteadores

calcular o caminho mais curto para cada um dos outros

roteadores




Descobrindo os vizinhos

Ao inicializar a primeira tarefa do roteador descobrir seus vizinhos.

Isso feito enviando um pacote HELLO especial para cada

interface. O roteador da outra extremidade responde quem .

Medindo o custo das linhas

todo roteador deve conhecer o retardo para cada um de seus

vizinhos.

Pacotes ECHO so utilizados para que o retardo ou uma mtrica

seja medida para cada roteador vizinho. A carga das linhas deve ou

no ser considerada durante a medio.




Criando os Pacotes por estado de Enlace

Um outro pacote criado para divulgar as mtricas para os

roteadores vizinhos. O pacote contm a identidade do transmissor,

um nmero de sequncia, a idade e uma lista dos retardos para os

vizinhos do transmissor.

A criao destes pacotes pode ser realizada em intervalos

regulares ou na ocorrncia de eventos significativos.




Distribuindo os Pacotes por estado de Enlace

O pacotes de estado de enlace devem ser distribudos de forma

confivel. Essa distribuio pode ser realizada por flooding e

controlada pelo nmero de seqncia e pela idade (TTL), de forma a

evitar redundncias ou informaes desatualizadas.

Calculando as novas rotas

De posse das informaes de todos os roteadores, o caminho mais

curto calculado para os destinos possveis.

O OSPF (Open Shortest Path First) utiliza um algoritmo

de roteamento por estado de enlace


Roteamento Hierrquico


Crescimento da rede aumenta consumo de recursos

Uma soluo organizao do roteamento por regies


(b) Tabela completa

para roteador 1A

(a) Topologia da sub-rede


Tabela de roteamento de

um roteador em uma sub-

rede onde no h

roteamento hierrquico.




Reduo das tabelas de um roteador com roteamento hierrquico

(b) Tabela completa

para roteador 1A

(a) Topologia da sub-rede

(c) Tabela hierrquica

para roteador 1A

Distance Vector X Link State

O roteamento de vetores de distncia (distance vectors)

determina a direo (vetor) e a distncia de todos os links na

internetwork.

O roteamento por estado de enlace (link state) recria a

topologia exata da internetwork inteira (ou de pelo menos da

parte onde o roteador est situado).


ROTEAMENTO IP


Roteamento IP

Uma rede IP organizada em diversos sistemas

autnomos (AS)

Cada AS administrado por uma organizao

independente e pode utilizar seu prprio algoritmo de

roteamento

H padronizao para o roteamento entre AS

Protocolos utilizados:

Interior Gateway Protocol (IGP): RIP e OSPF

Exterior Gateway Protocol (EGP): BGP


Sistema Autnomo

definido por um conjunto de roteadores sob uma mesma

poltica de roteamento e administrao.

Para diferir e identificar univocamente cada sistema

autnomo (AS), este ser associado a um nmero que o

identifica mediante os demais sistemas.

Esse nmero varia entre 1 e 65.535 (16bits), sendo que a

faixa entre 64.512 e 65.535 destinada a uso privado.

https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-

numbers.xml#as-numbers-1


https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1https://www.iana.org/assignments/as-numbers/as-numbers.xml#as-numbers-1

Viso geral: IGP e EGP


Sistema Autnomo

IANA a organizao que gerencia globalmente a

utilizao de IPs e nmeros dos Sistemas Autnomos.

As RIRs (Regional Internet Registry) gerenciam o uso de

IPs e AS em uma regio.


Sistema Autnomo


ROUTING INFORMATION

PROTOCOL (RIP)


Routing Information Protocol (RIP)

Primeiro protocolo de roteamento padro para ambientes TCP/IP routed no BSD

um protocolo do tipo distance vector

A mtrica utilizada o Hop Uma rede diretamente conectada tem Hop = 1.

Limitao: a contagem de hops limitada a 15 (16 = inalcanvel )

Mensagens com informao sobre as rotas so divulgadas por broadcast.

Atualmente existem duas verses: 1 (RFC 1058) e 2 (RFC 1723)


Routing Information Protocol (RIP)

A cada 30 seg a tabela de rotas enviada aos vizinhos

Time out de rotas: 3 minutos as rotas aprendidas devem ser

atualizadas em at 180 segundos

+ 2 minutos remoo da rota na tabela

Permite envio de at 25 rotas por pacote, o que provoca a

necessidade do envio de vrios pacotes em redes maiores

Para evitar loops de roteamento e melhorar a

convergncia algumas implementaes do RIP utilizam

tcnicas extras:

Split horizon

Triggered Updates


Temporizadores do RIP


Temporizadores do RIP

Update Timer ou periodic Timer

A cada 30 segundos as tabelas de roteamento so trocadas entre

os vizinhos

Invalid Timer ou Expiration Timer

As rotas aprendidas devem ser atualizadas em at 180 segundos

A rota considerada expirada e a contagem de saltos da rota

definida para 16

Cada rota tem seu prprio temporizador

Flush Timer / Garbage Collection

Mais 120 segundos e as entradas so removidas da tabela de

rotas

Continua anunciando a rota com valor 16 at expirar o

temporizador


Nmero de contadores

Uma tabela de rota possui 20 entradas e no recebeu

nenhuma informao sobre cinco rotas por 200 segundos

Quantos contadores esto rodando nesse momento?

Os temporizadores so:

Peridico: 1

Expirao: 20 - 5 = 15

Flush: 5


Transporte do RIP

O RIP opera na porta UDP 520


IP

Header

UDP

Header

RIP Message

20B 8B At 504B

Command Version 0 At 25 rotas

Mtrica

1Bb 1B 1B At 500B

2B 8B 4B

0

1B

Famlia

2B

0 Endereo

de Rede 0

4B

Mensagem RIPv1


Limitaes do RIPv1

Problemas do RIPv1 pode levar muito tempo para convergir

tempo de estabilizao: minutos

No suporta VLSM no leva em conta as sub-redes (exceto as diretamente conectadas)

a mtrica limitada no suporta redes de grandes dimenses

Segurana no h autenticao de mensagens

mensagens em broadcast todos recebem os datagramas UDP


RIPv2

O protocolo no modificado os campos com 0 no RIPv1 so utilizados para a transmisso de outras informaes mantm compatibilidade com RIPv1

Classless routing mscara de sub-rede

Autenticao campo Family of NET (AFI) quando usado impossibilita interoperabilidade entre RIPv1 e RIPv2

Utiliza multicast fixo endereo 224.0.0.9

Loops e convergncia: Route Poisoning

Poison Reverse

Hold Down


Mensagem RIPv2


Mensagem RIPv2 com autenticao


Limitaes do RIP

Restrio do roteamento a uma nica mtrica: contagem

de saltos

Pequeno valor para infinito: 16

Afeta sistemas autnomos maiores ou que no possuam uma

organizao hierrquica

Utilizao apenas da contagem de saltos como mtrica

torna o roteamento relativamente esttico


Roteamento intra-AS na Internet: RIP


D C

B A

u v

w

x

y z

destino saltos

u 1

v 2

w 2

x 3

y 3

z 2

Do roteador A s sub-redes:

Exemplo de um AS utilizando RIP


Exemplo de mensagem


RIPng

RIPng (RIP next generation)

Definido na RFC 2080

Extenso do RIPv2 para suporte ao endereamento IPv6

Principais diferenas:

Suporte ao endereamento IPv6

No suporta a autenticao do RIPv2, deve ser utilizado o IPSec

com essa finalidade.

RIPv2 permite a insero de tags para as rotas, o RIPng no

permite;

RIPv2 codifica o prximo salto em cada entrada de rota, no RIPng

especifica o prximo salto para um conjunto de entrada de rotas

RIPng envia atualizao com protocolo UDP na porta 521

utilizando o grupo multicast FF02::9.


http://tools.ietf.org/html/rfc2080

OPEN SHORTEST PATH

FIRST (OSPF)


Open Shortest Path First (OSPF)

Algoritmos de roteamento de estado de enlace so mais

eficientes que algoritmos vetor distncia.

IETF, buscando solues no proprietrias e abertas,

projetou o OSPF

O OSPF foi padronizado em 1990 (RFC 1583) e

atualmente definido pela RFC 2328

Permite topologia hierrquica

Maior complexidade de implantao e gerncia


Caractersticas do OSPF

aberto > substituto popular para protocolos proprietrios

Realiza o roteamento de acordo com o tipo de servio

Faz balanceamento de carga em vez de usar apenas o melhor caminho

melhoria do desempenho

Suporte para rotas classless

Utiliza multicast

Pode utilizar hierarquia reduz requisitos de memria

Segurana pode utilizar mecanismos de autenticao e criptografia

Topologia de rede virtual


Recursos avanados do

OSPF (no no RIP)

segurana:

Todas as mensagens OSPF podem ser autenticadas (para

impedir intruso maliciosa) e criptografadas

mltiplos caminhos de mesmo custo permitidos (apenas

um caminho no RIP)

Realiza o roteamento de acordo com o tipo de servio

(ToS)

para cada enlace, mltiplas mtricas de custo para diferentes

ToS (p. e., custo de enlace de satlite definido baixo para

melhor esforo; alto para tempo real)

Faz balanceamento de carga em vez de usar apenas o

melhor caminho melhoria do desempenho


Recursos avanados do

OSPF (no no RIP)

suporte integrado para uni e multicast:

Multicast OSPF (MOSPF) usa mesma base de dados de topologia

que o OSPF

OSPF pode utilizar hierrquia em grandes domnios

reduz requisitos de memria


Funcionamento do OSPF

Utiliza-se do IP diretamente:

Sua utilizao assinalada no campo Protocol do IP (0x59

89)

Um grafo do AS construdo:

Os vrtices so roteadores, redes ou estaes diretamente

conectadas a roteadores.

As arestas so as conexes entre roteadores ou entre

roteadores e redes. Podem ser bidirecionais (custos

diferentes).

Informaes sobre os vizinhos so divulgadas para todos os

demais roteadores do AS.


Funcionamento do OSPF

Custos: Um custo associado a cada sada de um roteador.

Estes custos so adimensionais e podem ser baseados em throughput,

round-trip time, confiabilidade, etc.

Custos para redes em outros AS so obtidos de um EGP.

O custo de uma rede para um roteador zero.

H balanceamento de carga quando existem vrias rotas para um

destino.

A melhor rota para cada rede calculada por Dijkstra.

O resultado do clculo um banco de dados da topologia da rede, a partir

do qual cada roteador constri uma rvore de caminhos mais curtos,

tendo a si mesmo como raiz da rvore. Esta rvore de caminho mais

curto fornece a rota at cada destino.


OSPF


R1

R2

R3

R4

R5

AS R6

N1

N2

N3

N4

N5

N6

Redes

Externas

Redes

de trnsito

Rede

Stub

E1

OSPF


R1

R2

R3

R4

R5

AS R6

N1

N2

N3

N4

N5

N6

2

0

6 0

0

0

0

0

0

8

9 5

2 0

9

5

3 7

1

9

0

4

4

6

2

5

8

E1

OSPF


R1

R2

R3

R5

AS R6

N1

N2

N3

N4

N5

N6

2

0

6 0

0

0

0

0

0

8

9 5

2 0

9

5

3 7

1

9

0

4

4

6

2

5

8

Grafo para R4

E1

R4

OSPF


R1

R2

R3

R5 E1

AS R6

N1

N2

N3

N4

N5

N6

2

6

0

0

0

9

0

5

7

4

5

8

Grafo para R4

R4

Tipos e Cabealho da mensagem OSPF

Tipo Descrio

Hello Usada para descobrir vizinhos e para manter um relacionamento

com eles.

Database Description (Descrio do

Banco de Dados)

Lista as informaes de estado do enlace disponveis sem

realmente fornec-Ias.

Iink State Request (Requisio de Estado

do Enlace)

Requisita uma ou mais partes especficas da informao de estado

do enlace.

Iink State Update (Atualizao de Estado

do Enlace)

A mensagem principal no OSPF - usada para distribuir informaes

de estado do enlace.

link State Acknowledgement

(Confirmao de Estado do Enlace)

Confirma o recebimento seguro da informao de estado do enlace


Hierarquia no OSPF

SAs muito grandes diviso em reas

Uma rea uma rede ou conjunto de redes contguas

reas no se sobrepem

Pode haver roteadores que no pertenam a nenhuma rea

Existe uma rea de backbone (rea 0)

Todas as reas so conectadas ao backbone comunicao entre as reas

Cada rea possui seu prprio banco de dados da topologia da rea e deve possuir pelo menos 1 roteador conectado ao backbone

H 3 tipos de rotas:

Entre reas, na mesma rea e entre SAs


Hierarquia OSPF

hierarquia em dois nveis: rea local, backbone.

anncios de estado do enlace somente na rea

cada n tem topologia de rea detalhada; somente

direo conhecida (caminho mais curto) para

redes em outras reas.

roteadores de borda: resumem distncias s redes na

prpria rea, anunciam para outros roteadores de borda.

roteadores de backbone: executam roteamento OSPF

limitado ao backbone.

roteadores de fronteira: conectam-se a outros ASs.


OSPF e classes de roteadores


BGP (BORDER GATEWAY

PROTOCOL)


EGP

IGP s precisa se preocupar com a movimentao de

forma eficiente dos pacotes dentro do AS

Os EGPs tem um outra funo fundamental:

Poltica de roteamento

Um AS corporativo no precisa necessariamente transportar

pacotes de um AS externo para outro!

Alguns exemplos de restries de roteamento:

Nenhum trfego deve passar por determinados AS;

O trfego que comece e termine em uma empresa no deve

atravessar a rede de uma outra;


BGP (Border Gateway Protocol)

BGP (Border Gateway Protocol): o padro de fato

Atua no roteamento entre Sistemas Autnomos (AS).

O BGP oferece a cada AS meios de:

Obter informao de acessibilidade (alcance) da sub-

rede a partir de ASs vizinhos.

Propagar informao de acessibilidade a todos os

roteadores internos ao AS.

Determinar rotas boas para sub-redes com base na

informao e poltica de acessibilidade.

O BGP, sobretudo, permite que cada subrede anuncie

sua existncia ao restante da Internet.



A verso 4 a mais recente do Protocolo de Roteador de

Borda (Border Gateway Protocol ~ BGP) e est definida na

RFC 4271.

BGP1: RFC 1105

BGP2: RFC 1163

BGP3: RFC 1267

BGP4: RFC 4271 - verso atual, com suporte a VLSM.


Caractersticas do BGP

Trata os SAs como se fossem roteadores.

3 categorias:

Redes stub somente uma conexo com o grafo BGP

Redes multiconectadas podem ser usadas para trfego

Redes de trnsito tratar pacotes de terceiros - tarifao

O BGP um protocolo de roteamento Path Vector

Divulga rotas inteiras, ou seja, todos os AS por onde a rota para

um destino pode passar



A troca de mensagens via TCP.

Porta 179

Permite a implementao de polticas de roteamento

Atualizaes incrementais

Conservao da largura de banda

Suporte a endereamento classless e permite

autenticao


Path Vector

Informa os nmeros dos AS que compem o caminho at

uma rede de destino e quais redes podem ser alcanadas

por este caminho.


Funcionamento do BGP

Pares de roteadores (pares BGP) trocam informaes de

roteamento nas conexes TCP semipermanentes:

sesses BGP.

sesses BGP no precisam corresponder a enlaces fsicos

Quando AS2 anuncia um prefixo de rede para AS1:

AS2 promete que repassar datagramas para esse prefixo.

AS2 pode agregar prefixos em seu anncio


3b

1d

3a

1c

2a AS3

AS1

AS2 1a

2c

2b

1b

3c sesso eBGP

sesso iBGP

Vizinhos BGP

Roteadores vizinhos que rodam BGP so chamados de

neighbors.

Os neighbors so descobertos atravs de configuraes

pr-definidas e no automaticamente.


Funcionalidade do BGP

Os roteadores nas extremidades das conexes TCP so

conhecidos como Peers BGP (Pares BGP)

Peers BGP desempenham 3 funes bsicas:

Neighbor acquisition: estabelecimento da comunicao entre dois

peers

Network reachability: informaes de alcanabilidade sobre os

destinos informao sobre as rotas

Neighbor reachability: manuteno do relacionamento entre os

peers


Sesso BGP

Antes do estabelecimento de uma sesso BGP, os

roteadores vizinhos trocam mensagens entre si para entrar

em acordo sobre quais sero os parmetros da sesso.

No havendo discordncia e nem erros durante a

negociao dos parmetros entre as partes, a sesso

BGP estabelecida.

Caso contrrio, sero enviadas mensagens de erro e a

sesso no ser aberta.


Cenrios BGP

O BGP pode ser usado em 2 cenrios...

eBGP

quando o BGP realiza a divulgao de rotas entre Sistemas Autnomos

diferentes chamado de Exterior BGP.

iBGP

entretanto o BGP pode ser utilizado para a divulgao de rotas dentro

de um mesmo Sistema Autnomo e chamado de Interior BGP.


Distribuindo informaes de atingibilidade

Usando sesso eBGP entre 3a e 1c, AS3 envia informao de

atingibilidade do prefixo a AS3.

1c pode ento usar iBGP para distribuir nova informao de prefixo

a todos os roteadores em AS1

1b pode ento reanunciar nova informao de atingibilidade para

AS2 por sesso eBGP 1b-para-2a

quando roteador descobre novo prefixo, ele cria entrada para prefixo

em sua tabela de repasse.


3b

1d

3a

1c 2a

AS3

AS1

AS2 1a

2c

2b

1b

3c sesso eBGP

sesso iBGP

Atributos de caminho &

rotas BGP Prefixo anunciado inclui atributos BGP.

prefixo + atributos = rota

Dois atributos importantes:

AS-PATH

Contm ASs atravs dos quais o anncio do prefixo passou, por

exemplo, AS 67, AS 17

NEXT-HOP

Indica roteador especfico do AS interno para o AS do prximo salto

(podem ser mltiplos enlaces para AS atual at AS do prximo salto)

quando o roteador de borda recebe anncio de rota, usa

poltica de importao para aceitar/declinar.


Seleo de rota BGP

Roteador pode aprender sobre mais de 1 rota para algum

prefixo.

Roteador deve selecionar rota

Regras de eliminao:

1. Atributo do valor de preferncia local: deciso poltica

2. AS-PATH mais curto

3. Roteador NEXT-HOP mais prximo: roteamento batata quente

4. Critrios adicionais


Mensagens BGP


Mensagens BGP

Mensagens BGP trocadas usando TCP.

Mensagens BGP:

OPEN

abre conexo TCP com par e autentica remetente

UPDATE:

anuncia novo caminho (ou retira antigo)

KEEPALIVE

mantm conexo viva na ausncia de UPDATES

tambm envia ACK para solicitao OPEN

NOTIFICATION:

informa erros na mensagem anterior

tambm usada para fechar conexo


Poltica de roteamento BGP

EXEMPLO de uma Poltica de roteamento BGP:

A, B, C so redes do provedor.

X, W, Y so clientes (de redes do provedor)

X dual-homed: conectada a duas redes.

X no quer rotear a partir de B por meio de X para C.

...logo, X no anunciar a B uma rota para C.


A

B

C

W X

Y

legenda:

rede do cliente

rede do provedor

Poltica de roteamento BGP

EXEMPLO de uma Poltica de roteamento BGP:

A anuncia caminho AW para B.

B anuncia caminho BAW para X.

B deve anunciar caminho BAW para C???

NO!!! B no recebe retorno para roteamento CBAW; nem W

nem C so clientes de B.

B quer forar C a rotear para W por meio de A.

B quer rotear apenas para/de seus clientes!


A

B

C

W X

Y

legenda:

rede do cliente

rede do provedor

Por que roteamento intra

e inter-AS diferente? Poltica:

inter-AS: administrador deseja controle sobre como seu trfego

roteado, quem roteia atravs de sua rede

intra-AS: nico administrador, de modo que nenhuma deciso

poltica necessria

Escala:

roteamento hierrquico salva tamanho de tabela, trfego de

atualizao reduzido

Desempenho:

intra-AS: pode focalizar no desempenho

inter-AS: poltica pode dominar sobre desempenho


Documents

01 - Camada de Rede 2015.1