Roteadores

TCP/IP é um protocolo roteável. O primeiro gol de TCP/IP é permitir a segmentação da rede. A segmentação melhora a organização e o tráfego da rede permitindo o seu crescimento.

Os serviços de comunicação de TCP/IP são independentes do tipo de hardware utilizado na topologia da rede (Ethernet, Token Ring, Arcnet), e a segmentação ou não da rede é totalmente transparente ao usuário.

Para estabelecer comunicação entre dois segmentos de rede precisamos de um dispositivo que possa conecta-las. A este dispositivo damos o nome de "roteador".

Roteadores de IP podem ser adquiridos de empresas como a CISCO ou 3COM, como também podem ser implementados na forma de computadores multihomed (que utilizam mais de uma placa de rede).

A tarefa principal de um roteador é a de avaliação dos pacotes que recebe seguido de seu roteamento ou encaminhamento para o segmento de rede correto.

Ao mesmo tempo, e tão importante quanto, o roteador deve evitar a passagem de pacotes para segmentos que não precisam do mesmo.

"A função principal do roteador é a de segmentar a rede e evitar tráfego de broadcast, o tráfego gerado por difusão de pacotes".

Cada segmento de rede possui um Net Id, da mesma forma que cada host possui o seu endereço lógico de IP (Host Id). Um endereço de IP é constituído de duas partes, o Net Id e o Host Id.

O roteador recebe os pacotes, avalia o Net Id do endereço de destino e a partir desta avaliação decide a rota que deve ser dada ao pacote.

Roteadores são nós de uma rede e devem ser configurados como tal, com um Endereço de IP, Máscara de sub-rede e Gateway padrão (default gateway).

O roteador deve entender a estrutura de endereçamento associada aos protocolos de rede e tomar decisões como devem ser enviados os pacotes.

As funções básicas sobre roteamento são implementadas em nível da camada de IP, de tal forma que qualquer computador pode agir como um roteador.

"O protocolo IP é responsável pelo endereçamento e roteamento dos pacotes"

Computadores que agem como roteadores implementam várias placas de redes com a finalidade de conectar segmentos de rede.

Apesar de computadores multihomed poderem se portar como roteadores, é preferível adquirir roteadores dedicados, pois implementam sofisticados algoritmos de roteamento tornando mais simples e eficiente a organização das tarefas de roteamento.

Computadores que agem como roteadores são chamados de "multihomed" (vários pontos) pois abrigam mais de uma placa de rede.

Outro exemplo: Em alguns casos, computadores podem ser utilizados como roteadores e ao mesmo tempo estabelecer conexão remota em redes fisicamente distantes.

O sistema operacional Linux é muito utilizado em redes locais para os serviços de roteamento. 9.3.1. O que é um roteamento

Rotear significa encaminhar, enviar para um determinado local.

"Roteamento de IP é o processo de enviar pacotes de uma rede para outra através de roteadores" A decisão sobre a rota a ser seguida pelo pacote depende de uma consulta prévia a uma tabela do roteador chamada de "Tabela de Roteamento".

"Uma Tabela de Roteamento fornece os caminhos ou ROTAS para se chegar a outras redes" Ao receber um pacote o roteador compara o Net Id do endereço de destino do pacote com os endereços contidos na tabela de roteamento e a decide sobre o roteamento do pacote.

Uma tabela de roteamento deve conter todas as possíveis entradas com os endereços de IP das interfaces que fazem parte do roteador.

Traduzindo: Cada conexão do roteador, deve ter um endereço de IP. Mais claro ainda, cada porta do roteador deve ter o seu endereço de IP.

Mais uma vez, um roteador só pode rotear pacotes para redes que tenham uma interface configurada.

A divisão da rede em segmentos deve ter sido elaborada de forma lógica com as técnicas que aprendemos no capítulo anterior.

"Caso a divisão lógica correta dos segmentos não tenha sido feita o roteador não encaminhará os pacotes".

9.3.2. Processo de roteamento de IP

Quando um computador tenta se comunicar com outro em uma rede remota, o protocolo IP utiliza como endereço de destino do pacote o endereço do gateway padrão para que o pacote possa chegar até o roteador.

os três parâmetros de configuração: Endereço de IP, Máscara de sub-rede e endereço do Gateway padrão.

O processo de descoberta para onde deve ser enviado o pacote é realizado no computador emissor através de uma operação AND utilizando para tanto o endereço de destino do pacote e a máscara de sub-rede.

Em resumo e revisando o que aprendemos no capítulo anterior, teríamos.

• Quando um computador é inicializado e o protocolo TCP/IP carregado, ocorre uma operação de AND entre o endereço de IP do computador e a sua máscara de sub-rede. O resultado é armazenado pelo IP.

• Antes de enviar um pacote para outro computador o IP realiza uma operação de AND entre o endereço de destino e a máscara de sub-rede. O resultado é armazenado pelo IP. • Para descobrir se um pacote é local ou remoto, o IP compara o primeiro resultado com o

segundo. Se os resultados forem iguais o pacote será enviado para a rede local. Se os resultados forem diferentes o pacote será enviado para o endereço do gateway padrão, ou seja para o roteador.

• Quando um pacote chega até o roteador, este procede da seguinte forma:

• Ao receber o pacote o roteador consulta a tabela de roteamento para identifica a rota que deve ser dada ao pacote.

• Se a rota for encontrada o pacote será enviado para a interface de roteamento indicada na tabela de roteamento e por conseqüência para a sub-rede de destino.

• Se a rota não for encontrada o pacote será enviado para o endereço de Gateway padrão do roteador (caso este tenha sido configurado). Quando configurado este endereço fornece conexão para outro roteador.

• Se uma rota não for encontrada será gerada uma mensagem de erro enviada ao host de origem.

Os pacotes podem ser enviados de roteador a roteador até que encontrem a rota procurada e o pacote alcance o host de destino.

Em sua estrutura os pacotes possuem um campo de TTL (Time To Live) que indica o "tempo de vida do pacote".

O TTL de um pacote normalmente fica entre 128 a 256.

O TTL de um pacote é decrementado todas as vezes que o pacote passar por um roteador ou quando estiver aguardando no roteador por excesso de tráfego (nesse caso ele é desfragmentado a cada segundo).

Quando o TTL de pacote chegar a 0 (zero) automaticamente o pacote será descartado e uma mensagem de erro enviada ao host de origem indicando que o host de destino não pode ser encontrado.

Por exemplo, ao tentar acessar um site na Internet, o pacote que contem o URL

(www.empresa.com) vai tentar encontrar o endereço de IP que identifica este site até que o TTL expire

ou provavelmente algum servidor DNS diga que o site realmente não exista.

Roteadores atuais implementam roteamento dinâmico, tornando mais simples as tarefas de configuração, no entanto o roteamento estático é muito importante e inúmeras aplicações exigem o seu uso.

10.1. Roteamento estático

O roteamento estático é uma função do protocolo IP.

Nos roteadores estáticos as tabelas de roteamento são criadas e configuradas de forma manual. Quando um endereço é alterado ou as rotas deslocadas, será necessária uma intervenção manual para a atualização da tabela de roteamento.

"Roteadores estáticos não trocam informações entre si, não atualizam suas rotas de forma automática e conseqüentemente são mais difíceis de serem configurados e atualizados."

Computadores multihomed podem ser configurados como roteadores estáticos. Tabelas de roteamento não são exclusividade dos roteadores.

"O Protocolo de IP tem duas funções principais: endereçamento e roteamento"

O protocolo IP embute várias funções de roteamento e uma delas é a de manter uma tabela de roteamento interna, ou local. O protocolo IP mantém em cada nó da rede uma Tabela de Roteamento local. Esta tabela local serve como base de consulta para o IP verificar rotas, antes de enviar pacotes para a rede.

Na maior parte dos sistemas operacionais esta tabela se mantém em memória como um cachê. As rotas aprendidas permanecem neste cachê uma média de tempo de aproximadamente 10 minutos.

Quando um computador deseja fazer a entrega de pacotes, antes de enviá-los consulta esta área de memória e verifica se já conhece a rota para o endereço de destino. A figura a seguir mostra uma tabela de roteamento de um computador com Windows 98 e com conexão dial-up para Internet.

O comando utilizado para imprimir a tabela de roteamento é o comando ROUTE PRINT.

Entradas estáticas podem ser adicionadas ou retiradas das tabelas de roteamento, tanto em computadores quanto em roteadores.

Para roteadores considere sempre esta situação:

"Quando se trata de roteadores é preciso adicionar entradas estáticas de todos os pontos da rede para os quais exista uma interface configurada, e mais, qualquer outra rota exigida para o tráfego correto dos pacotes".

Uma entrada estática deve conter três elementos: Endereço de Rede – Identificando a rede de destino.

Máscara de sub-rede – Identificando a máscara de sub-rede equivalente ao endereço da rede. Endereço do gateway padrão – Identificando o IP da interface com a rede de destino.

Faria a inclusão do endereço de rede (131.107.24.0), máscara de rede (255.255.255.0) e endereço do gateway padrão (131.107.24.1) na tabela de roteamento estática.

Observação: Tabelas de roteamento ficam em memória, e quando se desliga o dispositivo que

a contém, as rotas são perdidas e devem ser novamente configuradas.

O comando ROUTE possui diversos parâmetros para configuração de tabelas estáticas. Consulte a plataforma que você está trabalhando para ver as possibilidades oferecidas por ele.

Observação: Os roteadores trazem aplicativos especiais para configurar rotas estáticas. Em alguns casos será necessário estabelecer uma conexão serial entre o micro e o roteador e utilizar

comandos de cópia como TFTP para fornecer as configurações ao roteador. Algumas variações padrões da sintaxe do comando ROUTE são:

route add (para adicionar rotas) route delete (para deletar rotas)

route print (para imprimir em tela a tabela de roteamento)

10.2. Roteamento dinâmico

O roteamento dinâmico é uma função de protocolos específicos conhecidos como protocolos de inter-roteamento, tal como RIP (Routing Information Protocol) e OSPF (Open Shortest Path First).

Os protocolos de roteamento foram desenvolvidos para construir tabelas de roteamento de forma automática.

Roteadores dinâmicos trocam rotas periodicamente aprendendo novos caminhos. A responsabilidade pela atualização das rotas é dos algoritmos de inter-roteamento.

Os roteadores modernos são quase que autoconfiguráveis. A partir de uma rota inicial fornecida manualmente as demais são "aprendidas" a partir do tráfego e das informações referentes às interfaces conectadas ao roteador.

O roteamento dinâmico é utilizado na Internet e nas grandes redes. Sem o roteamento dinâmico seria impossível a manutenção das rotas em grandes redes.

Utilitários TCP/IP para verificação de rotas

Ao ser entregue, um pacote pode vir a percorrer distâncias enormes até chegar ao seu destino. Em seu caminho estará passando por vários roteadores.

O utilitário traceroute de TCP/IP foi desenvolvido para verificar a rota seguida por um pacote para atingir o seu destino.

O utilitário traceroute é baseado em ICMP e UDP. Ele envia um datagrama de IP com um TTL de valor 1 (um) para o host de destino. O primeiro roteador a receber o datagrama decrementa o TTL para 0 (zero) e retorna uma mensagem ICMP indicando que o TTL foi excedido e descarta o pacote. Este processo é repetido com sucessivas incrementações no TTL em ordem para identificar os próximos roteadores no caminho do host de destino. Traceroute envia datagramas de UDP para o host de destino com um número de porta que está acima do normal (0 a 65.536). Isto permite ao traceroute determinar quando um host de destino foi encontrado, pois o ICMP vai retornar uma mensagem "Port Unreachable" (porta não encontrada).

Outras finalidades de traceroute além da verificação da rota seguida serão as de identificar se ocorreu algum tipo de falha ou lentidão em roteadores e mesmo realizar comparação entre as possíveis rotas seguidas pelos pacotes.

Em Windows 9x e o linux usa o comando traceroute, já no Windows NT, 2000w, XP é substituído pelo comando tracert.

A sintaxe dos comandos é:

Traceroute <URL>, <endereço de IP de destino>. Ou