Se você já usou uma rede Wi-Fi doméstica ou de escritório, provavelmente está familiarizado com roteadores.
São as caixinhas piscantes que você reinicia quando misteriosamente perde sua conexão com a internet.
E se você estiver familiarizado com roteadores, então já está familiarizado com uma importante peça de hardware no processo de roteamento de rede.
O roteamento funciona escolhendo o melhor caminho para os pacotes de dados percorrerem uma rede ao viajarem de um computador para outro.
Tomar decisões de roteamento precisas é crucial para garantir conexões de internet confiáveis.
Portanto, protocolos sofisticados são empregados para rotear pacotes para seu destino final rapidamente e sem interrupções.
Este artigo apresenta o processo de roteamento em redes de computadores, explicando o que é roteamento e como ele funciona e analisando os diferentes protocolos de roteamento que o tornam possível.
Você está pronto para desmistificar aquela caixa piscante e o complexo processo que ela representa?
Então continue lendo para aprender tudo sobre isso.
O que é roteamento de rede?
O roteamento ocorre em todos os tipos de grandes redes, desde a rede elétrica e redes telefônicas até estradas e transporte público.
É o processo de escolher o caminho mais rápido ou mais curto entre dois pontos para evitar interrupções desnecessárias.
Neste artigo, no entanto, nos concentramos nas redes TCP/IP e protocolo IP (IPv4 e IPv6).
Por exemplo, a world wide web ou Internet, onde os pacotes de dados são roteados por meio de cabos de cobre ou fibra ótica desde sua origem até um ponto final definido.
Esse roteamento IP é como informações, conteúdo e outros dados viajando pela Internet.
Assim como em outras redes, por exemplo, a rede rodoviária, o roteamento IP depende do conhecimento do endereço de destino de um pacote de dados.
Para fazer isso, ele usa endereços IP que acompanham cada pacote, porém não importa se IPv4 ou IPv6 o processo de roteamento é praticamente o mesmo.
Cada pacote de dados tem um endereço IP que ajuda a chegar ao destino pretendido.
Depois de descobrir o host de destino, os algoritmos de roteamento determinam a rota mais direta de uma rede para outra até que o pacote de dados chegue ao seu destino.
Quando não existem outras rotas, uma rota padrão é tomada.
Como funciona o roteamento de rede?
É mais fácil explicar o roteamento IP simplesmente explicando as etapas que um pacote de dados executa em sua rota desde o computador de origem até o destino.
Passo 1: O computador envia um pacote de dados para um roteador
Os computadores anexam endereços IP aos pacotes da mesma forma que você coloca uma etiqueta de endereço em um pacote físico.
Os roteadores usam esses endereços para descobrir as melhores rotas.
O computador de origem geralmente se conecta a uma rede local (LAN), enquanto os roteadores enviam pacotes de uma LAN para outra grande rede.
Passo 2: O roteador recebe o pacote e lê seu endereço IP.
Quando um roteador recebe um pacote de dados de entrada, ele presta atenção ao endereço IP, comparando com as tabelas de roteamento interno, os roteadores são capazes de estabelecer qual é a melhor rota pela qual o pacote deve passar.
Etapa 3: o roteador encaminha o pacote.
É improvável que o primeiro roteador possa enviar o pacote diretamente para a rede de destino.
Em vez disso, ele usa informações de rota para descobrir a próxima melhor rede para ajudar o pacote a levar o próximo salto para mais perto de seu destino.
A contagem final de saltos é o número de vezes que um pacote salta até atingir o destino.
Passo 4: O processo se repete.
Quando o pacote chega a uma nova rede, um roteador totalmente novo decide o próximo melhor salto a ser dado.
Por causa disso, as rotas que os pacotes seguem raramente são diretas.
No entanto, graças aos protocolos de roteamento, eles são rápidos e eficientes.
Etapa 5: O roteador final envia o pacote de dados para o computador de destino.
Quando o pacote de dados finalmente chega a um roteador na mesma rede do endereço de destino, ele pode roteá-lo diretamente para o dispositivo ou servidor para o qual foi enviado.
Exemplo Prático de Roteamento IP
Por exemplo, quando você envia um e-mail de um laptop conectado à sua rede Wi-Fi doméstica, seu roteador doméstico recebe instruções sobre o endereço IP de destino.
Neste ponto, os pacotes IP do e-mail atingem a borda da sua rede LAN.
Aqui, seu roteador doméstico decide a rota que o e-mail deve seguir com base em sua tabela de roteamento, enviando-o para a próxima rede em seu caminho.
Como é improvável que sua rede doméstica se conecte diretamente à rede de destino, os pacotes de dados encontrarão roteadores diferentes em suas rotas.
Esses outros roteadores verificam os endereços IP de destino dos pacotes de dados que passam em seu caminho e os redirecionam de acordo.
Por fim, o e-mail chega a um roteador conectado ao servidor que hospeda o e-mail do destinatário, que o encaminha ao seu destino final.
O que é uma tabela de roteamento?
Uma tabela de roteamento é um registro dentro de cada roteador.
Ela informa qual caminho um pacote deve seguir para cada rede de destino.
Cada tabela contém uma lista de destinos com prefixos de endereços IP para os quais o pacote pode ser encaminhado.
Quando um pacote chega a um roteador, o roteador lê o cabeçalho para ver para qual endereço IP o pacote está sendo enviado.
Em seguida, ele verifica esse endereço IP em sua lista de destinos e, por fim, determina a melhor rota para o pacote seguir.
Para lidar com uma quantidade média de tráfego de rede, um roteador deve consultar suas tabelas de roteamento milhões de vezes por segundo.
Obviamente, como a rede de computadores nunca é complicada o suficiente, também existem dois tipos de rotas dentro das tabelas de roteamento: estáticas e dinâmicas.
As rotas estáticas são definidas por um administrador de rede e não mudam, a menos que o administrador as atualize.
Isso significa que as entradas nas tabelas de roteamento estático não respondem às condições da rede.
Normalmente, apenas redes menores usam tabelas de roteamento com rotas estáticas, pois elas rapidamente se tornam inúteis em escala.
As tabelas de roteamento também podem ser populadas através de rotas dinâmicas, as quais podem se atualizar automaticamente.
Usando protocolos de roteamento dinâmico, eles podem prever proativamente as rotas mais curtas e rápidas para enviar pacotes de dados.
Da mesma forma que seu aplicativo de mapa usa o GPS para ajudá-lo a evitar engarrafamentos ou encontrar uma rota alternativa quando você perde uma curva, o roteamento dinâmico recebe informações sobre as condições da rede.
Isso garante que o algoritmo de roteamento escolha a melhor rota possível, evitando redes desconectadas ou roteadores de alto tráfego.
Por tudo isso, os roteadores que utilizam roteamento dinâmico são mais adequados para redes de médio e grande porte, isso porque atualizar as tabelas de roteamento manualmente seria extremamente trabalhoso.
O que é um roteador?
Um roteador é uma peça de hardware que forma uma conexão entre redes ou sub-redes de comutação de pacotes, o qual essencial para a disseminação de dados pela internet.
Os roteadores têm duas responsabilidades principais: gerenciar o fluxo de tráfego e conectar vários dispositivos.
Em primeiro lugar, um roteador atua como um escritório de classificação de correio digital para gerenciar os fluxos de tráfego entre duas ou mais redes.
Ele verifica o endereço IP de destino nos pacotes de dados recebidos e os encaminha na direção certa.
Em segundo lugar, um roteador permite que vários dispositivos usem uma única conexão com a Internet.
Ao contrário de um modem, que pode conectar um dispositivo por vez à Internet, os roteadores funcionam permitindo que você conecte seu smartphone, laptop, tablets e dispositivos domésticos inteligentes à Internet por meio de uma conexão.
O roteador permite que vários dispositivos compartilhem uma única conexão com a Internet.
O que é um protocolo de roteamento?
Um protocolo de roteamento é um tipo de protocolo de rede que permite que roteadores conectados troquem tabelas de roteamento.
Como cada tabela de roteamento carrega informações exclusivas sobre possíveis caminhos para diferentes destinos de rede, os protocolos de roteamento podem melhorar a eficiência.
Eles ajudam os roteadores dinâmicos a encontrar caminhos melhores para o mesmo destino.
Quais são os principais protocolos de roteamento?
Entre os protocolos mais importantes estão:
Border Gateway Protocol (BGP)
É um protocolo EGP (Exterior Gateway Protocol) utilizado para comunicação entre os principais roteadores da Internet, o BGP pode detectar loops de roteamento e é protegido por RPKI.
O Border Gateway Protocol (BGP) é um protocolo de roteamento da Camada 3 usado para trocar informações de roteamento entre Sistemas Autônomos (AS) em grandes redes como a Internet.
Ao contrário dos protocolos de roteamento interno, como OSPF e IS-IS, o BGP é um protocolo de vetor de caminho, o que significa que leva em consideração o caminho completo até o destino, não apenas o estado local do link.
Os roteadores BGP trocam informações de roteamento, incluindo prefixos de rede e o Número do Sistema Autônomo (ASN) associado a cada prefixo.
Cada roteador BGP usa essas informações para construir uma tabela de roteamento contendo as rotas disponíveis para cada prefixo de rede.
O BGP é altamente escalável e flexível, permitindo que os administradores de rede controlem com precisão como o tráfego flui dentro e entre as redes.
O BGP é comumente usado por provedores de serviços de Internet e grandes empresas que conectam várias redes.
Routing Information Protocol (RIP)
Como o RIP é um protocolo de roteamento intradomínio ou IGP (Interior Gateway Protocol), o qual facilita o roteamento apenas dentro de um único domínio de roteamento auxiliando redes de pequeno a médio porte.
Considerado mais simples por possuir decisão da melhor rota baseada apenas no número de saltos tem sido cada vez menos utilizado.
O Routing Information Protocol (RIP) também é um protocolo de roteamento da Camada 3 que usa o algoritmo de Bellman-Ford para determinar a rota de menor custo para uma rede de destino.
O RIP é um protocolo de vetor de distância, o que significa que os roteadores trocam informações de roteamento que contêm a distância medida até a rede de destino.
Roteadores RIP trocam atualizações de roteamento a cada 30 segundos, transmitindo informações de roteamento para todos os vizinhos.
A métrica de salto do RIP é limitada a 15 saltos, o que significa que é mais adequada para redes de pequeno a médio porte.
O RIP tem duas versões, sendo que a versão 1 ou RIPv1 é um protocolo de roteamento classful, o que significa que não oferece suporte a sub-redes variáveis.
Já o RIPv2 ou RIP versão 2 suporta VLSM e CIDR, máscaras de sub-rede com diferentes comprimentos.
O RIP é fácil de configurar e amplamente suportado por muitas marcas de roteadores, mas pode apresentar problemas de convergência em grandes redes ou redes com muitos links flutuantes.
Open Shortest Path First Protocol (OSPF)
Outro protocolo intradomínio, ou IGP o OSPF ajuda a compartilhar informações de roteamento entre roteadores de redes de maior porte.
Protocolo baseado no algoritmo shortest path first, por isso é considerado um protocolo Link State, muito utilizado por diversas empresas pela capacidade de decisões rápidas e suporte a grande número de dispositivos. Utiliza arquitetura hierárquica utilizando áreas.
O Open Shortest Path First (OSPF) é um protocolo de roteamento de camada 3 que usa o algoritmo Dijkstra para determinar as rotas de menor custo para as redes de destino.
Além disso, ele é um protocolo de estado de enlace, o que significa que os roteadores trocam informações de estado de enlace e utiliza a largura de banda como base para calcular um custo da interface para calcular as rotas mais curtas.
O OSPF suporta VLSM (Variable Length Subnet Masking), o que permite a criação de sub-redes de tamanhos variáveis, melhorando a utilização dos endereços IP.
Ele é escalável e pode ser usado em grandes redes, incluindo provedores de serviços de Internet e redes empresariais.
Como é um protocolo que também suporta múltiplas áreas, o OSPF ajuda a reduzir o tamanho da base de dados de topologia e minimizar o tráfego de roteamento, possibilitando agregação de rotas se for construído com base em um endereçamento IP hierárquico.
O OSPF é amplamente utilizado e suportado por muitos fabricantes de equipamentos de rede, pois ele é um protocolo aberto e definido nas RFC 2328, suportando tanto o protocolo IPv4 como o IPv6, porém para IPv4 é chamado OSPFv2 e para IPv6 OSPFv3.
Outra vantagem do OSPF é que ele tem um tempo de convergência rápido, o que significa que a rede se adapta rapidamente a mudanças na topologia.
Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)
O Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) é um protocolo de roteamento de camada 3 desenvolvido pela Cisco Systems.
O EIGRP usa uma combinação de vetor de distância e algoritmos de estado de enlace para determinar a rota de menor custo para uma rede de destino.
O EIGRP é considerado um protocolo de roteamento híbrido ou vetor de distância avançado (advanced distance vector), o que significa que combina as vantagens dos protocolos link-state (convergência rápida) e dos protocolos distance-vector (baixa sobrecarga de processamento e largura de banda).
Ele usa largura de banda, latência, confiabilidade e carga do link para calcular as métricas de roteamento, permitindo o balanceamento de carga em caminhos redundantes.
Uma das suas maiores vantagens é de ser escalável e eficiente, permitindo a criação de grandes redes, incluindo provedores de serviços de Internet e redes corporativas.
Além disso, ele utiliza o algoritmo de atualização por difusão (DUAL).
Intermediate System to Intermediate System (IS-IS)
É um protocolo de roteamento IGP ou intradomínio que usa o algoritmo de Dijkstra para calcular as rotas de menor custo.
É usado em grandes redes como ISPs e redes corporativas.
Outra característica do IS-IS é a de ser um protocolo de estado de link ou link state, o que significa que os roteadores trocam informações sobre o estado dos links conectados diretamente.
Os roteadores usam essas informações para criar um banco de dados de topologia de rede e, em seguida, calculam a rota mais curta para cada destino com base nessa topologia.
O IS-IS suporta endereços IPv4 e IPv6 e é independente do protocolo de Camada 2 subjacente. S
eu funcionamento é muito similar ao do protocolo OSPF, pois ambos são protocolos do tipo Link State.
Como Posso Aprender Mais sobre Roteamento e seus Protocolos com a DLTEC?
Por incrível que pareça o roteamento IP é essencial para TODO profissional que deseja ir longe na área de Redes e Infraestrutura de TI, porém MUITOS profissionais não conhecem nem o básico do assunto…
… E ISSO É UMA GRANDE OPORTUNIDADE PARA VOCÊ!
Mais especificamente esses conceitos estão no tópico chamado “Roteamento IP e Internet”.
Clique aqui e conheça a Trilha de Profissional de Infraestrutura de TI.
Conclusão
O roteamento funciona encontrando as rotas mais rápidas e eficientes em uma rede.
Ocorre dentro dos roteadores, os quais possuem o hardware e software que decide qual caminho os pacotes de dados devem seguir.
Os roteadores tomam essas decisões usando tabelas de roteamento e suas listas de prefixos IP.
Os pacotes de dados geralmente passam por muitos roteadores e cada um decide a melhor próxima rede para a qual passar os dados.
As tabelas de roteamento são mantidas atualizadas por vários protocolos de roteamento, que compartilham informações entre os roteadores.
Em última análise, o roteamento eficaz é essencial porque a Internet não funcionaria sem ele.
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