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WINDOWS 2003 SERVER - CURSO COMPLETO
Autor: Júlio Battisti


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Lição 179 - Capítulo 21 - Segurança e serviços de rede: Roteamento e protocolos dinâmicos de roteamento

Pré-Requisitos: Conhecimento básico de redes e do protocolo TCP/IP.
Metodologia: Apresentação dos protocolos RIP e OSPF e de assuntos relacionados.

Definindo roteamento.

O roteamento IP é o que garante a funcionalidade da Internet e das redes das empresas, hoje todas baseadas no protocolo TCP/IP. Graças ao roteamento é que você pode acessar informação de qualquer parte do mundo, desde um site hospedado em um servidor na China, a partir do qual você clica em um link que carrega uma página em um servidor do Brasil e assim por diante. Para que o roteamento seja possível, são configurados equipamentos e servidores que fazem o papel de roteador. Pode ser um equipamento dedicado, com um roteador de empresas famosas como a Cisco ou Cyclades ou um servidor com o Windows 2000 Server ou Windows Server 2003, com o RRAS instalada o com o roteamento configurado.

O roteador é o equipamento responsável pela conexão das diversas redes locais da empresa, para formação da WAN da empresa e das diversas redes no mundo inteiro, para a formação da Internet. As redes locais são interligadas através de links de comunicação. Existe grande variedade de opções em relação aos links de comunicação. Desde velocidade modestas de 64 Kbps (não tão modesta, afinal quantos de nós ainda estão conectados à Internet via conexão discada de 56 Kbps), até velocidades bem maiores, na casa de dezenas de Mbps. O roteador é o equipamento que torna possível a comunicação entre as diversas redes locais que formam a WAN da empresa e também a comunicação da empresa com a Internet e com outras redes de parceiros de negócios e fornecedores.

Neste item vou falar sobre Roteamento. Falarei sobre o papel dos roteadores na ligação entre redes locais (LANs) para formar uma WAN. Mostrarei alguns exemplos práticos de roteamento. Em seguida estenderei um pouco mais a discussão para falar sobre como são utilizados protocolos de roteamento, para possibilitar a criação de tabelas dinâmicas de roteamento.

Nota: Para uma discussão sobre os princípios básicos de roteamento, com exemplos passo-a-passo e para detalhes sobre o conceito de tabela de roteamento, consulte o Capítulo 16. Para os princípios básicos do protocolo TCP/IP, consulte o Capítulo 2.

No Capítulo 2 você aprendeu que a máscara de sub-rede é utilizada para determinar qual “parte” do endereço IP representa o número da Rede e qual parte representa o número da máquina dentro da rede. A máscara de sub-rede também foi utilizada na definição original das classes de endereço IP. Em cada classe existe um determinado número de redes possíveis e, em cada rede, um número máximo de máquinas (para maiores detalhes veja a descrição sobre redes Classe A, B, C, D e E, no Capítulo 2). Com base na máscara de sub-rede, o protocolo TCP/IP determina se o computador de origem e o de destino estão na mesma rede local ou em redes locais diferentes. Com base em cálculos binários, o TCP/IP pode chegar a dois resultados distintos:

  • O computador de origem e de destino estão na mesma rede local: Neste caso os dados são enviados para o barramento da rede local. Todos os computadores da rede recebem os dados. Ao receber os dados cada computador analisa o campo Número IP do destinatário. Se o IP do destinatário for igual ao seu próprio IP, os dados são capturados e processados pelo sistema, caso contrário são simplesmente descartados. Observe que com este procedimento, apenas o computador de destino é que efetivamente processa os dados para ele enviados, os demais computadores simplesmente descartam os dados.
  • O computador de origem e de destino não estão na mesma rede local: Neste caso os dados são enviados o equipamento com o número IP configurado no parâmetro Default Gateway (Gateway Padrão). Ou seja, se após os cálculos baseados na máscara de sub-rede, o TCP/IP chegar a conclusão que o computador de destino e o computador de origem não fazem parte da mesma rede, os dados são enviados para o Default Gateway (o roteador), o qual será encarregado de encontrar um caminho (uma rota), para enviar os dados até o computador de destino. Esse “encontrar o caminho“ é tecnicamente conhecido como Rotear os dados até o destino. O responsável por “Rotear” os dados é o equipamento que atua como Default Gateway o qual é conhecido como Roteador. Este processo é conhecido como Host Routing. Com isso fica fácil entender o papel do Roteador:

 “É o responsável por encontrar um caminho entre a rede onde está o computador que enviou os dados (computador de origem) e a rede onde está o computador que irá receber os dados (computador de destino).”

Roteador é apenas um conceito. O papel do roteador pode ser desempenhado por um equipamento especificamente projetado para este fim (equipamento este conhecido, obviamente, como roteador) ou pode ser desempenhado por um servidor com software de roteamento instalado (Windows Server 2003 com RRAS habilitado e com o roteamento configurado). Por exemplo, servidores baseados no Windows Server 2003 ou no Linux, podem ser configurados para exercer o papel de roteador.

Quando ocorre um problema com o Roteador, tornando-o indisponível, você consegue se comunicar normalmente com os demais computadores da sua rede local, porém não conseguirá comunicação com outras redes de computadores, como por exemplo a Internet.

Nem sempre um roteador consegue entregar os pacotes de dados diretamente para o computador de origem. Muitas vezes, tudo o que o roteador pode fazer é saber para quem ele deve enviar o pacote, baseado no endereço da rede de destino. Ou seja, o roteador não está diretamente conectado à rede de destino, mas com base em sua tabela de roteamento e no número de rede de destino, o roteador sabe para qual das interfaces devem ser enviados os dados. Este processo pode continuar de roteador em roteador, até que os pacotes sejam entregues na rede de destino, ou até que os pacotes tenham atravessado o número máximo de roteadores, que por padrão é 16. Este número também é conhecido como número máximo de hopes. É definido um número máximo de roteadores pelos quais um mesmo pacote pode passar, para evitar que pacotes fiquem circulando indefinidamente na rede, o que causaria, simplesmente, a paralisação de toda a rede, devido a grande quantidade de pacotes que ficaria circulando, indefinidamente. Este processo de não saber enviar diretamente para a rede de destino, mas saber para quem enviar é conhecido como Router Routing. A decisão “para quem” enviar, é tomada com base na máscara de rede da rede de destino e na tabela de roteamento de cada roteador.

Tabelas de roteamento.

A chave toda para o processo de roteamento é o software presente nos roteadores (quer seja o roteador um equipamento dedicado, quer seja o roteador um servidor com o Windows Server 2003 e o RRAS), o qual atua com base em tabelas de roteamento. Ou o roteador sabe entregar o pacote diretamente para a rede de destino ou sabe para qual roteador enviar. Esse processo continua, até que seja possível alcançar a rede de destino, conforme descrito anteriormente. Claro que em redes mais complexas pode haver mais de um caminho entre origem e destino. Por exemplo, na Internet, pode haver dois ou mais caminhos possíveis entre o computador de origem e o computador de destino. Quando um arquivo é transmitido entre os computadores de origem e destino, pode acontecer de alguns pacotes de informação serem enviados por um caminho e outros pacotes por caminhos diferentes. Os pacotes podem, inclusive, chegar fora de ordem no destino. O protocolo TCP/IP é o responsável por identificar cada pacote e coloca-los na seqüência correta.e de solicitar que sejam reenviados pacotes que estão faltando ou que foram corrompidos durante a transmissão.

Existem também um número máximo de roteadores pelos quais um pacote pode passar, antes de ser descartado. Normalmente este número é de 16 roteadores. Passar por um roteador é tecnicamente conhecido como “um hope”. Um hope significa que passou por um roteador. Diz-se, com isso, que o caminho máximo de um pacote é de 16 hopes. Isso é feito para evitar que pacotes fiquem circulando indefinidamente na rede e congestionem os links de WAN, podento até chegar a paralizar a rede.

Uma situação que poderia acontecer, por erro nas tabelas de roteamento, é um roteador x mandar um pactoe para o y, o roteador y mandar de volta para o x, o roteador x de volta para y e assim indefinidamente. Esta situação ocorreria por erros nas tabelas de roteamento. Para evitar que estes pacotes ficassem circulando indefinidamente na rede, é que foi definido o limite de 16 hopes.

Outro conceito que pode ser encontrado, em relação a roteamento, é o de entrega direta (host routing) ou entrega indireta (router routing). Agora é hora de apresentar mais alguns detalhes sobre tabelas de roteamento.

Existem maneiras diferentes para criar as tabelas de roteamento. A primeira maneira é criar as tabelas manualmente. O administrador utiliza comandos (como o comando route add no Windows Server 2003) para adicionar rotas manualmente em cada roteador da rede. Este método somente é indicado para pequenas redes, onde existe um pequeno número de roteadores, com poucas rotas e rotas que não são alteradas freqüentemente. Para redes maiores, com muitas rotas e muitos roteadores, este método é impraticável. A simples adição de uma nova rota, exigiria a alteração das tabelas de roteamento em todos os roteadores da rede. Outro problema com a criação manual das tabelas de roteamento, é que não existe a detecção automática de perda de rotas quando um roteador fica indisponível. Nestas situações, os demais roteadores da rede continuarão a encaminhar pacotes para o roteador com problemas, porque a tabela de roteamento está configurada para enviar pacotes para o roteador com problemas. Nesta caso uma simples indisponibilidade de um roteador exigiria uma reconfiguração manual em todas as tabelas de roteamento. Quando o roteador voltar a estar disponível,  uma nova reconfiguração das tabelas de roteamento teria que ser feita. Com estes exemplos é possível ver que a configuração manual das tabelas de roteamento é um método que somente se aplica a pequenas redes, com um número reduzido de roteadores e de rotas.

Outra maneira de criar as tabelas de roteamento é dinamicamente. Com este método, os roteadores trocam informações entre si, periodicamente e atualizam suas tabelas de roteamento, com base nestas informações trocadas entre os roteadores. O método dinâmico exige bem menos manutenção (intervenção manual dos administradores) e pode ser utilizado em grandes redes, como por exemplo a Internet. A atualização dinâmica das tabelas de roteamento é possível graças a utilização de protocolos de roteamento dinâmicos. Os protocolos mais conhecidos, para a criação automática de tabelas de roteamento são os seguintes:

  • Routing Information Protocol (RIP)
  • Open Shortest Path First (OSPF)

Nota: Se você encontrar estes protocolos traduzidos, em algum livro ou revista, no mínimo, faça um “biquinho” para quem traduziu. Eu já vi uma maravilha de tradução para OSPF: Abrindo primeiro o caminho mais curto. Deus nos ajude. Tudo a ver com roteamento.

Com o uso dos protocolos de roteamento dinâmico, os roteadores trocam informações entre si, periodicamente e “aprendem” sobre a rede. Ou seja, vão “descobrindo” as rotas existentes e gravando estas rotas em suas tabelas de roteamento. Se um roteador ficar off-line, em pouco tempo os demais roteadores “saberão” que este roteador está fora e atualizarão, automaticamente, suas tabelas de roteamento. Com isso cada roteador aprende novos caminhos, já considerando a indisponibilidade do roteador com problemas, e repassam estas informações para os demais roteadores. Esta possibilidade não existe quando as tabelas são criadas manualmente, conforme descrito anteriormente. Evidentemente que para redes maiores, a única alternativa viável é o uso de um dos protocolos de roteamento dinâmico, ou até mesmo uma combinação de ambos, conforme descreverei mais adiante.

Como funcionam os protocolos de roteamento dinâmico.

O protocolo RIP é baseado em uma algoritmo conhecido como distance-vector (distância vetorial). Este algoritmo é baseado na distância entre dois roteadores, sendo que esta “distância” é medida em termos do número de roteadores existentes no caminho entre os dois roteadores. Já o protocolo OSPF é baseado em um algoritmo baseado em propagação de rotas entre roteadores denominados como adjacentes, conforme descreverei mais adiante. As principais diferenças entre os protocolos RIP e OSPF são referentes as seguintes características:

  • Quais informações sobre rotas são compartilhadas entre os roteadores. Quando um roteador apresenta problemas, a rede deve ser capaz de reconfigurar-se, para definir novas rotas, já baseadas na nova topologia da rede, sem o roteador com problemas. O tempo que a rede leva para reconfigurar-se é conhecido como convergência. Um dos principais problemas do protocolo RIP é o alto tempo de convergência em relação ao OSPF, que tem um tempo de convergência bem menor.
  • Como as informações sobre rotas e sobre a topologia da rede são compartilhadas entre os roteadores: Este aspecto também influencia o tempo de convergência da rede e apresenta diferenças significativas no RIP e no OSPF.

A seguir apresento cada um dos protocolos de roteamento dinâmico em detalhes e mostro como configura-los no RRAS do Windows Server 2003.


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