Sistemas Autônomos
e
Roteamento na Internet
Edgard Jamhour
Estrutura Física de Redes IP
• Exemplo ADSL
Broadband Remote Access
Server (responsável por
autenticar e policiar o tráfego
do usuário)
linha de baixa
capacidade
PPPoE
linha de alta
capacidade
CPE
CPE
DSLAM
CPE
B-RAS
Rede
Backbone
CPE
CPE
DSLAM
CPE
usuário
acesso
núcleo
Exemplo
CPE
CPE
CPE
CPE
CPE
CPE
CPE
CPE
CPE
Rede
Backbone
Rede
Backbone
CPE
CPE
CPE
operadora 1
operadora 2
Sistema Autônomo
(Autonomous System - AS)
B
A
F
E
C
G
H
I
D
J
SISTEMA AUTÔNOMO 1
SISTEMA AUTÔNOMO 2
X
Y
Z
SISTEMA AUTÔNOMO 3
O que é um AS ?
200.17.1.0/24
Conexão com
outro AS
200.17.2.0/24
I
B
I
I
I
O AS pode divulgar rotas
agrupadas:
200.17.0.0/16
200.17.3.0/24
200.17.130.0/24
Autoridades de Registro de Endereço
IANA
ARIN
RIPE NCC
AfriNIC
LACNIC
APNIC
América do
Norte
Europa,
Oriente e
Asia
Central
Africa
América
Latina e
Caribe
Ásia e
Pacífico
Exemplos de AS
AS PUCPR
Número do AS: 13522
Prefixos: 3
Endereços IP:8192
Nome: Pontificia
AS GOOGLE
Número do AS: 15169
Prefixos: 109
Endereços: 122624
Nome: GOOGLE
Descrição :Universidade Catolica do
Parana
Descrição: Google Inc.
País: BR
País: US
Autoridade de Registro: LACNIC
Autoridade de Registro: ARIN
Prefixo BGP do endereço
www.pucpr.br:
200.192.112.0/21
Prefixo BGP do endereço
google.com
Prefix:209.85.128.0/17
Backbone ou AS?
• Nem todo AS corresponde
a um backbone de uma
empresa de
telecomunicações.
• A RNP (Rede Nacional de
Pesquisa) é um backbone
mantido pelo MCP, que
oferece serviços de
conectividade gratúitos
para o governo e
instituições de ensino e
pesquisa.
Tipos de AS
sentido de
divulgação das
rotas
AS5
stub
[peer]
AS1
non-transit
[transit]
[transit]
AS2
transit
[transit]
[transit]
[transit]
AS4
transit
AS3
transit
IXP: Internet Exchange Point
Tipos de Roteadores
216.1.2.0/24
Conhece apenas
as rotas no interior
do AS
Conhece todas
as rotas da
Internet
CPE
CPE
EGP
A
B
F
E
G
IGP
IGP
C
I
D
J
SISTEMA AUTÔNOMO 2
SISTEMA AUTÔNOMO 1
prefixo: 220.2.0.0/16
H
prefixo: 216.1.2.0/16
L
M
220.2.1.0/24
Protocolos de Roteamento
O roteador dos clientes não precisa de
protocolo de roteamento. Basta ele ter uma
única rota default para o ISP
216.1.2.0/24
CPE
CPE
EGP
A
B
F
E
G
IGP
IGP
C
I
D
J
SISTEMA AUTÔNOMO 2
SISTEMA AUTÔNOMO 1
prefixo: 220.2.0.0/16
H
prefixo: 216.1.2.0/16
L
M
220.2.1.0/24
Conceitos Básicos de Roteamento
ir até E por B com custo 2
As duas rotas estão da
RIB, mas apenas a melhor
está na FIB
A
B
C
E
D
ir até E por C com custo 3
Conceitos Básicos de Roteamento
estado de enlace
3
2
E
B
5
[5]
2
A
1
C
F
3
D
1
E
B
2
A
F
[4]
D
C
[2]
[4]
vetor de distâncias
Vetores de Distância
rede A por B2
rede A por A.1
acesso a rede
A com custo 1
1
B
acesso a rede
A com custo 2
2
1
rede A
X
2
A
C
2
1
D
3
1
acesso a rede
A com custo 1
rede A por A.2
rede A por C3
acesso a rede
A com custo 2
Estado de Enlace
hello
hello
Link State
Database
Link State
Database
B
A
LSA
LSA
B
novo LSA
novo LSA
C
X
A
novo LSA
D
novo LSA
novo LSA
E
Dijkstra Shortest Path First (SPF)
•
•
Princípio:
– Encontrar o menor caminho entre um dos nós da rede e todos os demais
Estratégia:
– Escolher sempre o melhor nó adjacente
– Atribuir custos acumulativos a cada nó da rede
10
6
4
B
5
E
2
0
A
1
3
F
1
C
1
D
5
5
4
9
Divisão em Áreas
área B
resumo das
outras áreas
(rotas agregadas)
ABR: Roteador de Borda
de Àrea
resumo
ABR
ABR
estado
completo da
própria área
resumo
ABR
resumo
Roteador
Intra-Area
área A
área C
Vetores de Caminho
200.17.1.0/24 via SA3
Y
Z
200.17.1.0/24
X
200.17.1.0/24 via SA3
W
EGP
SA3
200.17.1.0/24 via SA3, SA1
B
E
F
C
G
D
EGP
SA2
200.17.1.0/24 via SA3, SA2
I
SA1
J
Protocolos para Redes IP
• Vetor de Distâncias
– RIP (Routing Information Protocol)
• Estado de Enlace
– OSPF (Open Shortest Path First)
• Vetor de caminho
– BGP (Border Gateway Protocol)
RIP
PASSIVO
Usualmente host
RIP response
Rede 200.192.0.0/24
RIP request
ATIVO
Usualmente roteador
Rede 200.134.51.0/24
RIP response
Formato das Mensagens RIP v2
Byte 2
Byte 1
Command
(1: request, 2: response)
Byte 3
Version
(2)
Byte 4
Reserved
Address Family
(0xffff para Autenticação)
Cabeçalho
Tipo de Autenticação
Autenticação
Informação de Autenticação X 4
Address Family
(2 para IPv4)
Tag de Rota
IP Address
Subnet mask
Entradas de
Rota
....
Next Hop IP Address
Metric
Autenticação
Exemplo: Funcionamento do RIP
200.0.0.1/24
192.168.0.1/24
192.168.0.2/24
3
2
0
0
1
A
B
0
1
1
200.0.0.2/24
INTERNET
0.0.0.0/0
192.168.1.1/24
1
C
Exemplo de Propagação da Rota 192.168.1.0/24
200.0.0.1/24
192.168.0.1/24
200.0.0.2/24
C
B
192.168.1.0/24 via
200.0.0.1
(custo 2)
192.168.1.1/24
3
2
A
192.168.0.2/24
192.168.1.0/24 via
192.168.0.2
(custo 1)
1
IP1
192.168.1.0/24 via
IP1
(custo 3)
INTERNET
0.0.0.0/0
rota local
192.168.1.0/24 via
direta
(custo 0)
Exemplo de Propagação da Rota 192.168.0.0/24
200.0.0.1/24
192.168.0.1/24
A
1
rota local
192.168.0.0/24 via
direta
(custo 0)
IP1
0.0.0.0/0
C
B
192.168.0.0/24 via
200.0.0.1
(custo 1)
INTERNET
192.168.1.1/24
3
2
200.0.0.2/24
192.168.0.2/24
192.168.0.0/24 via
IP1
(custo 2)
192.168.0.0/24 via
192.168.1.1
(custo 1)
rota local
192.168.0.0/24 via
direta
(custo 0)
Exemplo de Propagação das Rotas
0.0.0.0/0 e 200.0.0.0/24
200.0.0.1/24
192.168.0.1/24
192.168.0.2/24
200.0.0.2/24
0.0.0.0/0 via
200.0.0.2
(custo 2)
B
0.0.0.0/0 via
192.168.0.1
(custo 3)
200.0.0.0/24 via
192.168.0.1
(custo 1)
1
IP1
INTERNET
0.0.0.0/0
0.0.0.0/0 via
192.168.1.1
(custo 4)
200.0.0.0/24 via
192.168.1.1
(custo 2)
3
2
A
192.168.1.1/24
Rota manual
0.0.0.0/0 via
IP_ISP
(custo 1)
Rota local
200.0.0.0/24 via
200.0.0.1/24
(custo 1)
C
Tabela de Roteamento do Roteador 1
ROTEADOR 3
Destino
Gateway
Interface
Custo
Tipo
192.168.1.0/24 direto
2
0
local
192.168.0.0/24 direto
1
0
local
200.0.0.0/24
192.168.0.1
1
1
RIP
0.0.0.0/0
192.168.0.1
1
3
RIP
Gateway
Interface
Custo
Tipo
192.168.1.0/24 192.168.0.2
2
1
RIP
192.168.0.0/24 direto
2
0
local
200.0.0.0/24
direto
1
0
local
0.0.0.0/0
200.0.0.2
1
2
RIP
ROTEADOR 2
Destino
OSPF: Open Shortest Path First
Hello [multicast]
Hello [multicast]
Database Description [unicast]
Database Description [unicast]
A
Link State Request [unicast]
Link State Request [unicast]
Link State Update [multicast]
Link State Update [multicast]
Link State Acknowledge [unicast]
Link State Acknowledge [unicast]
B
Terminologia OSPF
BACKBONE
OSPF
Area 0.0.0.0
Area 0
N1
Area 3
Roteador de
Fronteira de Área
(ABR)
R0
N2
R1
Fronteira
de AS
R3
Area 1
R2
R4
R8
R6
R5
Roteador de
Fronteira de AS
(ASBR)
R7
LSA NSA
N1
Area 2 (Stub)
Rx
Rede RIP
Roteador Designado
(Link State Update)
vários LSA
Roteador
Designado
de Backup
Roteador
Designado
(Link State Update)
vários LSA
[224.0.0.5]
meio de múltiplo acesso
(Link State Update)
vários LSA
[224.0.0.6]
Cabeçalho OSPF
Byte 2
Byte 1
Version (2)
Byte 3
Tipo de Mensagem
Byte 4
Tamanho da Mensagem
Identificador de Roteador
Identificador de Área
Checksum da mensagem
Tipo de Autenticação
Dados de autenticação
...
Reservado
ID de Chave
Número de sequência
Cabeçalho OSPF
Tamanho da Autentic.
Mensagem Hello
Byte 2
Byte 1
Byte 3
Byte 4
Máscara de rede
Opções
Intervalo de Hello
Intervalo de morte do roteador
Roteador designado
Roteador designado de backup
Primeiro Vizinho
Outros Vizinhos
Mensagem Hello
Prioridade Roteador
Mensagem DataBase Description
Byte 2
Byte 1
Byte 3
MTU da Interface
Byte 4
Opções
Reservado
I
M
S
Número de sequência da descrição do banco de dados
Idade do Estado de Enlace
Opções
Tipo do Est. Enlace
Roteador Anunciante
Número de sequência do Estado de Enlace
Checksum
Tamanho
Outros Cabeçalhos de Anúncio de Estado de Enlace
....
Database Description
LSA Header
Identificador de Estado de Enlace
Mensagens Link State Update
Byte 1
Byte 2
Byte 3
Byte 4
Contador de Anúncios (número de LSAs)
Opções
Idade do Estado de Enlace (LS)
Tipo de LS
Identificador de estado do enlace
Roteador Anunciado
Número de Sequência de Estado do Enlace
Checksum do Estado de Enlace (LS)
Flags
Reservado
Tamanho
Número de Enlaces
Identificador de Enlace (IP ou Subrede)
Dado do Enlace (Máscara de Subrede)
Tipo de Enlace
Contador de TOS
Métrica Padrão
TOS
Reservado
Métrica do TOS
Link State Acknowledge (LSU = N X LSA)
Mensagens Link State Acknowledge
Byte 2
Byte 1
Byte 3
Idade do Estado de Enlace
Byte 4
Opções
Tipo do Est. Enlace
Identificador de Estado de Enlace
Número de sequência do Estado de Enlace
Checksum
Tamanho
Outros Cabeçalhos de Anúncio de Estado de Enlace
....
Link State Acknowledge
LSA Header
Roteador Anunciante
BGP: Border Gateway Protocol
Open [unicast]
Open ou Notification [multicast]
A
Update [unicast]
B
Update [unicast]
BGP
KeepAlive [unicast]
KeepAlive [unicast]
Speaker
Route Refresh [unicast]
Route Refresh [unicast]
BGP
Speaker
Cabeçalho BGP
Byte 1
Byte 2
Byte 3
Byte 4
Marcador
Marcador (cont.)
Marcador (cont.)
Marcador (cont.)
Tamanho da Mensagem
Tipo da Mensagem
Cabeçalho BGP
Open
Versão (4)
Cabeçalho BGP e Open
Byte 2
Byte 1
Byte 3
ID AS
Tempo de Suspensão
Identificador BGP
Tamanho Opcoes
Byte 4
Parâmetros Opcionais
Parâmetros Opcionais
Open
Mensagem BGP: Update
Byte 1
Byte 2
Byte 3
Byte 4
Tamanho das Rotas Retiradas
Corresponde a uma lista de prefixos que está deixando de ser ofertado pelo roteador.
Exemplo: 200.1.2.0/24, 200.1.3.0/24, 60.1.0.0/16, etc.
Tamanho do Atributos do Caminho
Lista de atributos da rota que está sendo anunciada. Cada atributo segue
o formato Tipo-Valor-Comprimento
Tamanho do NLRI
Corresponde a uma lista de prefixos que pode ser acessado através da rota anunciada.
Exemplo: 200.1.2.0/24, 200.1.3.0/24, 60.1.0.0/16, etc.
Update
rotas
retiradas
atributos de
caminho (rota
anunciada)
informações de
acesso a camada de
rede
Atributos de Caminho
200.1.2.0/24
AS-PATH: {SA1}
NEXT-HOP: B
NLRI: {2001.2.0/24, 200.1.3.0/24}
C
D
update
SA1
A
AS-PATH: {SA2}
NEXT-HOP: H
NLRI: {200.2.2.0/24, 200.2.3.0/24}
B
200.1.3.0/24
G
H
update
AS-PATH: {SA1,SA2}
NEXT-HOP: H
NLRI: {2001.2.0/24, 200.1.3.0/24}
SA2
E
F
200.2.3.0/24
200.2.2.0/24
K
L
SA3
I
J
Conclusão
• A Internet está organizada em sistemas autônomos (AS)
• A configuração de rotas dos roteadores da Internet é realizada de forma
automática, utilizando-se protocolos de roteamento.
• Os protocolos de roteamento para rede IP se dividem em duas grandes
categorias: IGP (configuração de rotas no interior do AS) e EGP
(configuração de rotas entre AS).
• Existem vários protocolos IGP para redes IP: RIP, OSPF, IS-IS. Os
protocolos baseados em estado de enlace, como o OSPF e o IS-IS são
considerado mais adequados para redes grande.
• O único protocolo aceito como EGP para Internet é o BGP.