O que são roteadores
Roteadores
Roteadores são pontes que operam na camada de Rede do modelo OSI (camada três),
essa camada é produzida não pelos componentes físicos da rede (Endereço
MAC das placas de rede, que são valores físicos e fixos), mais sim pelo
protocolo mais usado hoje em dia, o TCP/IP, o protocolo IP é o
responsável por criar o conteúdo dessa camada.
Isso Significa
que os roteadores não analisam os quadros físicos que estão sendo
transmitidos, mas sim os datagramas produzidos pelo protocolo que no
caso é o TCP/IP, os roteadores são capazes de ler e analisar os
datagramas IP contidos nos quadros transmitidos pela rede.
O
papel fundamental do roteador é poder escolher um caminho para o
datagrama chegar até seu destino. Em redes grandes pode haver mais de
um caminho, e o roteador é o elemento responsável por tomar a decisão
de qual caminho percorrer. Em outras palavras, o roteador é um
dispositivo responsável por interligar redes diferentes, inclusive
podendo interligar redes que possuam arquiteturas diferentes (por
exemplo, conectar uma rede Token Ring a uma rede Ethernet, uma rede
Ethernet a uma rede X.25).
Na figura seguinte é mostrado um exemplo de uso de roteadores. Como você
pode perceber, há dois caminhos para o micro da “rede A” mandar dados
para o micro da “rede E”, através da “rede B” ou através da “rede C”.
Os
roteadores podem decidir qual caminho tomar através de dois critérios:
o caminho mais curto (que seria através da “rede B”) ou o caminho mais
descongestionado (que não podemos determinar nesse exemplo; se o
caminho do roteador da “rede B” estiver congestionado, o caminho do
roteador da “rede C”, apesar de mais longo, pode acabar sendo mais
rápido).
A grande diferença entre uma ponte e um roteador é que
o endereçamento que a ponte utiliza é o endereçamento usado na camada
de Link de Dados do modelo OSI, ou seja, o endereçamento MAC das placas
de rede, que é um endereçamento físico. O roteador, por operar na
camada de Rede, usa o sistema de endereçamento dessa camada, que é um
endereçamento lógico. No caso do TCP/IP esse endereçamento é o endereço
IP.
Em redes grandes, a Internet é o melhor exemplo, é
praticamente impossível para uma ponte saber os endereços MAC de todas
as placas de rede existentes na rede. Quando uma ponte não sabe um
endereço MAC, ela envia o pacote de dados para todas as suas portas.
Agora imagine se na Internet cada roteador enviasse para todas as suas
portas dados toda vez que ele não soubesse um endereço MAC, a Internet
simplesmente não funcionaria, por caso do excesso de dados.
Devido
a isso, os roteadores operam com os endereços lógicos, que trabalham em
uma estrutura onde o endereço físico não é importante e a conversão do
endereço lógico (Endereço IP) para o endereço físico (endereço MAC) é
feita somente quando o datagrama chega à rede de destino.
A
vantagem do uso de endereços lógicos em redes grandes é que eles são
mais fáceis de serem organizados hierarquicamente, isto é, de uma forma
padronizada. Mesmo que um roteador não saiba onde esta fisicamente
localizada uma maquina que possua um determinado endereço, ele envia o
pacote de dados para um outro roteador que tenha probabilidade de saber
onde esse pacote deve ser entregue (roteador hierarquicamente
superior). Esse processo continua até o pacote atingir a rede de
destino, onde o pacote atingira a maquina de destino. Outra vantagem é
que no caso da troca do endereço físico de uma maquina em uma rede, a
troca da placa de rede defeituosa não fará com que o endereço lógico
dessa maquina seja alterado.
É importante notar, que o papel do
roteador é interligar redes diferentes (redes independentes), enquanto
que papel dos repetidores, hub, pontes e switches são de interligar
segmentos pertencentes a uma mesma rede.
PROTOCOLOS DE ROTEAMENTOOs
roteadores possuem uma tabela interna que lista as redes que eles
conhecem, chamada tabela de roteamento. Essa tabela possui ainda uma
entrada informando o que fazer quando chegar um datagrama com endereço
desconhecido. Essa entrada é conhecida como rota default ou default
gateway.
Assim, ao receber um datagrama destinado a uma rede que
ele conhece, o roteador envia esse datagrama a essa rede, através do
caminho conhecido. Caso ele receba um datagrama destinado a uma rede
cujo caminho ele não conhece, esse datagrama é enviado para o roteador
listado como sendo o default gateway. Esse roteador irá encaminhar o
datagrama usando o mesmo processo. Caso ele conheça a rede de destino,
ele enviará o datagrama diretamente a ela. Caso não conheça, enviará ao
roteador listado como seu default gateway. Esse processo continua ate o
datagrama atingir a sua rede de destino ou o tempo de vida do datagrama
ter se excedido o que indica que o datagrama se perdeu no meio do
caminho.
As informações de rotas para a propagação de pacotes
podem ser configuradas de forma estática pelo administrador da rede ou
serem coletadas através de processos dinâmicos executando na rede,
chamados protocolos de roteamento. Note-se que roteamento é o ato de
passar adiante pacotes baseando-se em informações da tabela de
roteamento. Protocolos de roteamento são protocolos que trocam
informações utilizadas para construir tabelas de roteamento.
É
importante distinguir a diferença entre protocolos de roteamento
(routing protocols) e protocolos roteados (routed protocols). Protocolo
roteado é aquele que fornece informação adequada em seu endereçamento
de rede para que seus pacotes sejam roteados, como o TCP/IP e o IPX. Um
protocolo de roteamento possui mecanismos para o compartilhamento de
informações de rotas entre os dispositivos de roteamento de uma rede,
permitindo o roteamento dos pacotes de um protocolo roteado. Note-se
que um protocolo de roteamento usa um protocolo roteado para trocar
informações entre dispositivos roteadores. Exemplos de protocolos de
roteamento são o RIP (com implementações para TCP/IP e IPX) e o EGRP.
Roteamento estático e roteamento dinâmicoA
configuração de roteamento de uma rede específica nem sempre necessita
de protocolos de roteamento. Existem situações onde as informações de
roteamento não sofrem alterações, por exemplo, quando só existe uma
rota possível, o administrador do sistema normalmente monta uma tabela
de roteamento estática manualmente. Algumas redes não têm acesso a
qualquer outra rede e, portanto não necessitam de tabela de roteamento.
Dessa forma, as configurações de roteamento mais comuns são:
Roteamento estático:
uma rede com um número limitado de roteadores para outras redes pode
ser configurada com roteamento estático. Uma tabela de roteamento
estático é construída manualmente pelo administrador do sistema, e pode
ou não ser divulgada para outros dispositivos de roteamento na rede.
Tabelas estáticas não se ajustam automaticamente a alterações na rede,
portanto devem ser utilizadas somente onde as rotas não sofrem
alterações. Algumas vantagens do roteamento estático são a segurança
obtida pela não divulgação de rotas que devem permanecer escondidas; e
a redução do overhead introduzido pela troca de mensagens de roteamento
na rede.
Roteamento dinâmico:
redes com mais de uma rota possível para o mesmo ponto devem utilizar
roteamento dinâmico. Uma tabela de roteamento dinâmico é construída a
partir de informações trocadas entre protocolos de roteamento. Os
protocolos são desenvolvidos para distribuir informações que ajustam
rotas dinamicamente para refletir alterações nas condições da rede.
Protocolos de roteamento podem resolver situações complexas de
roteamento mais rápida e eficientemente que o administrador do sistema.
Protocolos de roteamento são desenvolvidos para trocar para uma rota
alternativa quando a rota primária se torna inoperável e para decidir
qual é a rota preferida para um destino. Em redes onde existem várias
alternativas de rotas para um destino devem ser utilizados protocolos
de roteamento.
Protocolos de roteamento Todos
os protocolos de roteamento realizam as mesmas funções básicas. Eles
determinam a rota preferida para cada destino e distribuem informações
de roteamento entre os sistemas da rede. Como eles realizam estas
funções, em particular eles decide qual é a melhor rota, é a principal
diferença entre os protocolos de roteamento.
TIPOS DE PROTOCOLOSIGP (interior gateway protocol) - Estes são utilizados para realizar o roteamento dentro de um Sistema Autônomo. Existem vários protocolos IGP, vejamos alguns:
RIP (Routing Information Protocol)
IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
Enhanced IGRP
OSPF (Open Shortest Path First)
IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)
EGP (exterior gateway protocol) - Estes são utilizados para realizar o roteamento entre Sistemas Autônomos diferentes. É dividido em:
EGP (Exterior Gateway Protocol) - protocolo tem o mesmo nome que o seu tipo.
BGP (Border Gateway Protocol)
CARACTERÍSTICASQuando
se fala em roteadores, pensamos em basicamente três usos: conexão
Internet, conexão de redes locais (LAN) ou conexão de longo alcance
(WAN).Relembrando como vimos anteriormente podemos definir esse
equipamento como sendo um modulo processador que interliga duas ou mais
redes.
Para ficar mais claro seu uso, vamos dar o exemplo do uso
de roteadores na interligação entre duas redes: a Internet e a rede
local de uma empresa, veja figura:
O
roteador típico para esse uso deve possuir basicamente duas portas: uma
porta chamada WAN e uma porta chamada LAN. A porta WAN recebe o cabo
que vem do backbone da Internet. Normalmente essa conexão na porta WAN
é feita através de um conector chamado V.35 que é um conector de 34
Pinos. A porta LAN é conectada à sua rede local. Essa porta também pode
ser chamada Eth0 ou saída Ethernet, já que a maioria das redes locais
usa essa arquitetura. Existem outros tipos de conexões com o roteador,
a ligação de duas redes locais (LAN), ligação de duas redes
geograficamente separadas (WAN).
O roteador acima mostrado é
apenas um exemplo ilustrativo, pois normalmente os roteadores vêm com
mais de uma porta WAN e com mais de uma porta LAN, sendo que essas
portas têm características de desempenho muito distintas, definidas
pelo modelo e marca de cada roteador.
Cada uma das portas /
interfaces do roteador deve receber um endereço lógico (no caso do
TCP/IP, um número IP) que esteja em uma rede diferente do endereço
colocado nas outras portas. Se você rodar um traceroute através de um
roteador conhecido, verá que dois endereços IP aparecem para ele. Um
refere-se à sua interface WAN e outro à sua interface LAN.
Na
hora de se escolher um roteador ou desenhar um esquema de rede com
roteadores, deve-se levar em consideração algumas características
básicas encontradas nos roteadores:
Número de portas WAN
Número de portas LAN
Velocidade das portas WAN
Velocidade das portas LAN
Redundância
Tolerância a falhas
Balanceamento de cargaAlguns
roteadores possuem um recurso chamado redundância de call-up. Esse
recurso permite ligar o roteador a um modem através de um cabo serial
e, caso o link WAN principal falhar, o modem disca para um provedor e
se conecta mantendo a conexão da rede local com a Internet no ar.
Alguns
roteadores trazem a solução para esse problema através de recursos de
redundância e tolerância à falhas. Através desse recurso, o roteador
continua operando mesmo quando ele se danifica. Para entender isso,
basta imaginar um roteador que possua, na realidade, dois dentro
roteadores dentro dele. Caso o primeiro falhe, o segundo entra em ação
imediatamente. Isso permite que a rede não saia do ar no caso de uma
falha em um roteador.
Existem ainda roteadores capazes de gerenciar
duas ou mais conexões entre ele e outro roteador, permitindo dividir o
tráfego entre esses links, otimizando as conexões. Essa característica,
chamada balanceamento de carga, é utilizada, por exemplo, em conexões
ter filiais de empresas.