Curso de extensão em Administração de sistemas GNU/Linux: redes e serviços

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Italo Valcy - italo@dcc.ufba.br

Gestores da Rede Acadêmica de Computação Departamento de Ciência da Computação

Universidade Federal da Bahia

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Todo o material aqui disponível pode, posteriormente, ser utilizado sobre os termos da:

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Assuntos abordados

Introdução à roteamento IP

Laboratório prático

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Roteamento básico

Conceito de roteamento

O que é roteamento?

Roteamento é a transferência de informação da

origem até o destino através de uma rede.

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Roteamento básico

Conceito de roteamento

Componentes do roteamento

Determinação de rotas

Transporte dos pacotes (comutação)

Determinação de rotas

Métrica

Tabela de roteamento Troca de mensagens

Para chegar na rede Enviar para

10 Nó A

15 Nó B

20 Nó C

30 Nó A

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Roteamento básico

Roteamento direto

Origem e Destino na mesma rede

Várias topologias

Lembre-se equipamentos de nível 2 não tratam endereço 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

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Roteamento básico

Roteamento indireto

Origem e Destino estão em redes distintas

10.35.143.0 10.35.143.10 10.35.144.15 Tabela de Roteamento Destino Gateway 10.35.143.0 10.35.143.10 0.0.0.0 10.35.143.1 Router 10.35.144.0 Tabela de Roteamento 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 Tabela de Roteamento Destino Gateway 10.35.144.0 10.35.144.15 0.0.0.0 10.35.144.1

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Roteamento básico

Tabelas de roteamento

Cada máquina/roteador da rede precisa dispor de informações sobre quais redes está conectada. À esse conjunto de informações dá-se o nome de Tabela de Roteamento;

A tabela de roteamento deve guardar informações sobre que conexões estão disponíveis para se atingir uma determinada rede e alguma indicação de performance ou custo do uso de uma dada conexão;

Antes de enviar um datagrama, uma máquina/roteador precisa consultar a tabela de roteamento para decidir por qual conexão de rede enviá-lo;

Obtida a resposta, a máquina faz a entrega do datagrama de forma direta (destino em rede diretamente conectada) ou

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Roteamento básico

Tabelas de roteamento

As informações básicas de uma tabela de roteamento são:

Para redes diretamente conectadas, o destino é a interface conectada aquela rede.

Alguns entradas podem especificar o endereço IP de uma máquina destino.

Ainda, podemos ter a rota “default” para onde são encaminhados datagramas cujo endereço IP não pertença à tabela de roteamento.

Endereço IP

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Roteamento básico

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Roteamento básico

Roteamento Estático e Dinâmico

Roteamento estático

versus

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Roteamento básico

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

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Roteamento básico

Roteamento estático

Vantagens

Sem overhead na CPU do roteador

Roteadores não usam a largura de banda Segurança (administrador define as rotas)

Desvantagens

Exige maior conhecimento técnico

Cada mudança na configuração deve ser feita em todos os roteadores da rede

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Roteamento básico

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

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Roteamento básico

Vantagens

Configuração mais fácil que da da rota estática Atualizações dinâmicas pelos roteadores

Usado em redes grandes

Desvantagens

Overhead na CPU do roteador

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Roteamento básico

Métrica dos protocolos de roteamento

Contador de hops

Bandwidth (largura de bada) Delay (atraso)

Custo outros...

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Roteamento básico

Sistemas Autônomos

Um SA (Sistema Autônomo) pode ser definido

como

“Um grupo de redes e roteadores controlados por uma única autoridade administrativa.”

Roteadores em um sistema autônomo seguem as

mesma “regras” de roteamento

Protocolos de roteamento são classificados de

acordo com sua atuação

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SA #1

Roteamento básico

Protocolos de roteamento

Protocolos Interiores (

IGP – Interior Gateway Protocol

)

São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de um mesmo sistema autônomo

Exemplo: RIP – RFC2453, OSPF – RFC2328

Protocolos Exteriores (

EGP – Exterior Gateway Protocol

)

São aqueles utilizados para comunicação entre roteadores de sistemas autônomos diferentes Exemplo: EGP (obsoleto), BGP4 – RFC421

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Roteamento básico

Algoritmos de roteamento

Os protocolos de roteamento implementam um ou

mais algoritmos de roteamento

Exemplos de Algoritmos

Vetor Distância, SPF (Shortest Path First), ...

Exemplos de protocolos

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Roteamento básico

Algoritmos de roteamento - Vetor-distância

Vetor-distância (Bellman-Ford)

Cada roteador mantém uma lista de rotas conhecidas Cada roteador divulga sua tabela para seus vizinhos Cada roteador seleciona os melhores caminhos

dentre as rotas conhecidas e divulgadas

A escolha do melhor caminho é baseada na

métrica:

Geralmente, menor caminho == melhor rota

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Roteamento básico

Routing Information Protocol (RIP)

Protocolo interior

Implementa o algoritmo Vetor Distância

A métrica utilizada é o número de máquinas

intermediárias (no. de hops)

Não permite o balanceamento de tráfego

Cada roteador divulga sua tabela periodicamente

a cada 30 segundos

As mensagens divulgadas levam n tuplas

contendo

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Roteamento básico

Routing Information Protocol (RIP)

A divulgação para os vizinhos é realizada por

broadcast

O router envia um broadcast em todas as redes

diretamente conectadas a ele

No procedimento normal, se a rota não for

atualizada em 180 segundos é considerada

inatingível

A informação de rota inatingível é repassada aos

roteadores “vizinhos” (diretamente alcançáveis)

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Roteamento básico

Routing Information Protocol (RIP) – Exemplo

(24)

Roteamento básico

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Roteamento básico

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Roteamento básico

Algoritmos de roteamento – Link state

O estado do enlace pode ser considerado como

uma descrição da interface do roteador.

Baseado no conceito de mapas distribuídos, todos

os nodos do mapa tem uma cópia.

Características

Descobrir seus vizinhos e seus endereços de rede

Calcular o retardo ou custo para cada um dos vizinhos Construir um pacote informando tudo que aprendeu

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Roteamento básico

Algoritmos de roteamento – Link state

A 1 2 3 4 5 6 B _C D E

De Para Enlace Métrica

A B 1 1 A D 3 1 B A 1 1 B C 2 1 B E 4 1 C B 2 1 C E 5 1 D A 3 1 D E 6 1 E C 5 1 E B 4 1 E D 6 1

Exemplo

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Roteamento básico

Open Shortest Path First (OSPF)

O OSPF é um protocolo especialmente projetado

para o ambiente TCP/IP para ser usado internamente

ao AS.

Sua transmissão é baseada no Link State Routing

Protocol e a busca pelo menor caminho é computada

localmente, usando o algorítmo Shortest Path First –

SPF (baseado no Dijkstra).

Cada roteador envia periodicamente um LSA (link

state advertisement)

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Roteamento básico

Dúvidas?

Roteamento estático no GNU/Linux:

ferramentas de configuração e teste

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Roteamento básico

Configurando rotas estáticas no GNU/Linux

Suponha o seguinte cenário:

Como simular esse cenário em um ambiente

GNU/Linux com roteamento estático?

Router1

Host A

Host B Router1

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Roteamento básico

Usaremos o comando route para definir as rotas

estáticas, porém antes vamos pensar no projeto da

rede. Ela terá essa configuração:

172.16.0.1 172.16.0.2 192.168.0.254 192.168.0.1 10.1.0.1 10.1.0.254

Para chegar na rede Enviar para 10.1.0.0/24 172.16.0.2

Para chegar na rede Enviar para 192.168.0.0/24 172.16.0.1

Host A

Host B Router1

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Roteamento básico

# ifconfig eth0 192.168.0.1/24 # route add default gw 192.168.0.254

Configurar Host A:

# ifconfig eth0 10.1.0.1/24 # route add default gw 10.1.0.254

Configurar Host B:

# ifconfig eth0 192.168.0.254/24 # ifconfig eth0:0 172.16.0.1/30

Configurar Router1:

Configurar Router2:

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Roteamento básico

# route add net 10.1.0.0 netmask 255.255.255.0 \ gw 172.16.0.2

Configurar as rotas em Router1:

# route add net 192.168.0.0 netmask \ 255.255.255.0 gw 172.16.0.1

Configurar as rotas em Router2:

# sysctl net.ipv4.ip_forward = 1

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Roteamento básico

Ferramentas de teste - traceroute

Mostra o caminho do pacote até o destino

Envia datagramas UDP para o destino

Inicia com TTL=1 e vai incrementando até o destino Envia 3 datagramas para cada hop.

Cada roteador (hop) no caminho subtrai 1 do TTL

Quando o TTL=0, o roteador envia uma mensagem de erro ICMP tipo 11, informando seu endereço IP.

A origem calcula o RTT médio e imprime uma linha para cada hop que respondeu

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Roteamento básico

(36)

Roteamento básico

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Laboratório

Implementar o seguinte cenário:

Passos para configuração:

Defina os endereços IPs de cada host do cenário, obedecendo às redes acima (ifconfig).

Teste a conectividade entre hosts de mesma rede (ping).

Configure as rotas nos servidores que funcionarão como roteadores (route).

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Referências

www.inf.pucrs.br/~benso/redes601/2004_2/Roteamento.ppt http://www.rnp.br/newsgen/9705/n1-1.html

“Protocolos de Roteamento – RIP & OSPF”, Aline Felisberto – UFRJ, http://www.gta.ufrj.br/grad/98_2/aline/indice.html