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Roteamento Prof. Mauro Tapajós
Roteamento ,[object Object]
A seleção de uma rota normalmente é baseada em algum critério de performance (número de saltos até o destino, atraso, velocidade do  link )
Esquemas de roteamento vão depender do tipo de rede (comutada por pacotes ou circuitos) H A H B R R R R R Rede 1 Rede 2 Rede 3 Rede 4 Rede 5
Roteamento em Redes comutadas por Circuitos ,[object Object]
Existe uma rota principal, caso ela esteja fora de serviço, é tentada outra das rotas definidas numa certa ordem de prioridades
Esquema basicamente estático, onde as rotas são definidas manualmente, inclusive as rotas de “backup”
Um exemplo é o roteamento de chamadas através de redes telefônicas
Roteamento na Rede Telefônica ,[object Object],[object Object]
Nós (centrais telefônicas) extremamente confiáveis
Uma única organização controla a maior parte deste tipo de rede (pouca subdivisão)
Rede muito capilarizada
As conexões exigem a mesma quantidade de recursos de rede
Roteamento em Redes de Pacotes Como se define os melhores caminhos de uma rede para outra? Como se encaminha um pacote de uma rede para outra? A B C D W X Y Z ?
Roteamento em Redes de Pacotes Através da interconexão de vários equipamentos capazes de encaminhar tráfego - Roteadores A B C D W X Y Z R A B C D W X Y Z R R Network Cloud
Roteamento em Redes de Pacotes ,[object Object],[object Object]
Grande diversidade de perfis de tráfego
Os trechos da rede possuem vários diferentes donos (grande subdivisão)
Capilaridade irregular e esparsa
Roteamento em Redes de Pacotes ,[object Object]
Em redes baseadas em  datagramas , uma rota é determinada para cada pacote de forma independente
Roteamento é a decisão de qual caminho seguir
Encaminhamento (forwarding) é o envio depois da decisão feita
Routing  ≠ Bridging
Roteamento em Redes de Pacotes ,[object Object]
Este endereço apenas define um destino e não o caminho a ser tomado A E B C D packet ? ?
Flooding  (inundação) ,[object Object]
Útil para mensagens de emergência (aplicações militares)
Pode ser usada para se inicializar a rota de um circuito virtual, já que todas as rotas possíveis são tentadas
Pode ser usada para disseminar informação importante para todos os nós da rede
Tipos de Algoritmo de Roteamento ,[object Object]
Baseados em um único caminho ( single path ) / vários caminhos ( multi path )
Plano ou hierárquico
Decisões de encaminhamento nos hosts ( source-routing ) ou nos roteadores
Intra-domínio ou inter-domínio
Baseado em estratégias  Link State  ou  Distance Vector (Bellman-Ford)
Métricas Usadas para o cálculo da melhor rota. Exemplos: ,[object Object]
Confiabilidade (em termos de erros de bits ou números de quedas de links)
Atraso
Largura de banda
Carga
Custo de comunicação ($)
Combinações
Princípio da Melhor Rota ,[object Object]
Dado um determinado destino, todas as rotas ótimas para este destino irão criar uma árvore ( sink tree )
Algoritmos de Roteamento ,[object Object]
Simplicidade, Robustez, Flexibilidade, Estabilidade, Otimização (convergência rápida)
Algoritmos Não-adaptativos (Estáticos)  – rotas pré-definidas, a informação de roteamento não é atualizada
Algoritmos Adaptativos (Dinâmicos)  – a informação de roteamento é atualizada periodicamente
Roteamento Estático ,[object Object]
Baseado num dos algoritmos de baixo custo
Estes algoritmos não podem se basear no estado da rede (variáveis dinâmicas como o tráfego)
Não há muita diferença nos roteamentos de datagramas e de circuitos virtuais
As tabelas de roteamento somente necessitam armazenar o próximo nó da rede que compõe a rota
Baseia-se em volumes de tráfego estimado ou capacidades de links
Exemplo de Roteamento Estático
Algoritmos de Baixo Custo ( Least-Cost ) ,[object Object]
O algoritmo deve encontrar a rota de menor custo entre cada dois nós da rede
Dois algoritmos básicos:  Dijkstra  e  Bellman-Ford
Dijkstra ,[object Object]
Determina os menores caminhos entre um dado vértice A e todos os demais
Inicia um conjunto S somente com o nó de origem A e parte para os outros
A cada iteração: agrega o nó de um conjunto W de nós ligados diretamente a S, com menor custo para A
Algoritmo de  Dijkstra  - Exemplo
Algoritmos de Roteamento Rede de Exemplo
Algoritmo de  Dijkstra  Exemplo
Algoritmo de  Bellman-Ford  Exemplo
Algoritmos de  Dijkstra  e  Bellman-Ford Passos dos Algoritmos
Roteadores ,[object Object]
Os roteadores dividem a rede em regiões, cada qual com o seu número de rede único
Os cabeçalhos MAC mudarão constantemente durante a travessia do pacote pelas redes, logo as decisões de encaminhamento deverão se basear em endereços de rede Rede A Aplicação Transporte Rede Interface de Rede Host B Rede Interface de Rede Roteador Rede Interface de Rede Roteador Rede B Rede C Aplicação Transporte Rede Interface de Rede Host A
Roteadores ,[object Object]
Em roteadores – é exigida uma informação maior sobre a topologia
As tabelas dos roteadores contém basicamente entradas para os  hosts  locais  e as  redes remotas
O último roteador no caminho para o destino encaminhará o pacote diretamente para o seu destino
O roteamento é feito com base no endereço de rede apresentado no cabeçalho do pacote
Roteadores são essencialmente dispositivos de rede de camada 3
Deve saber tratar itens como: esquemas de endereçamento, MTU’s e interfaces
Roteadores Multiprotocolos ,[object Object]
Ter um roteador para cada tipo de protocolo é ineficiente
Ao receber um pacote, o roteador o analisa e passa para o processador de protocolo correspondente
Tabelas de Roteamento ,[object Object]
Entradas para cada rede alcançável e não para cada destino (inviável!)
Cada entrada mostra o próximo nó na rota – não toda a rota
Podem existir em  hosts
No caso normal, hosts apenas definem um roteador ( default gateway ) padrão para onde devem ser encaminhados os pacotes para uma rede externa a sua própria
Se houverem vários roteadores ligados na rede do host, ele então deve ter tabelas de roteamento para definir para qual deles enviar
Tabelas de Roteamento IP ,[object Object]
Cada entrada indica o  próximo nó a ser seguido  e não toda a rota definida
Visando reduzir estas tabelas, suas entradas são da forma: ,[object Object]
Endereços de hosts locais (esta rede, host)
Endereços de subredes remotas (esta-rede, subrede, 0)
Endereços de hosts locais na subrede local (esta-rede, esta-subrede, host)
Buscas em Tabelas de Roteamento IP ,[object Object],Tenta reconhecer um host dentre os que estão diretamente ligados no roteador Se encontrar encapsula diretamente num quadro com endereço MAC do host e envia no segmento de rede ,[object Object],Necessidade de conhecimento de máscaras de rede Se encontrar encapsula diretamente num quadro com endereço MAC igual ao do próximo nó da rota ,[object Object],Permite que uma única entrada seja usada para  uma lista de entradas com mesmo próximo nó
Tabelas de Roteamento IP - Exemplo N2 N3 N4 N1 R1 R2 R3 N1 N2 N3 N4 R1 Entrega Direta Entrega Direta R3 Tabelas de roteamento reais contém endereços IP, flags indicando o tipo de entrada, máscaras de subrede, e outras informações
Agregação de rotas com CIDR
[object Object]
Isto quer dizer que as decisões de roteamento variarão com as mudanças em parâmetros da rede
Estes parâmetros usualmente são falhas na rede e condições de congestionamento
Para ser  dinâmico e distribuído , o roteamento depende de troca de mensagens feita pelos nós a rede
Aspectos devem ser levados em conta (processamento adicional,  overhead  e velocidade de resposta) Algoritmos de Roteamento Dinâmico
[object Object]
Assim, existirá a necessidade de um protocolo para fornecer e atualizar esta informação
Roteadores podem então tomar suas decisões de encaminhamento com base na topologia e nas condições da rede Algoritmos de Roteamento Dinâmico
Algoritmos de Roteamento Dinâmico ,[object Object]
Algoritmos de roteamento dinâmicos  – hosts e roteadores continuamente trocam informação e encontram os melhores caminhos entre dois pontos, reagindo a mudanças na rede
Podem se ajustar a condições de queda de links ou congestionamento, mas: ,[object Object]
Loops de pacotes podem ocorrer enquanto a informação de roteamento estiver sendo trocada
“ Fluttering ” – enquanto os roteadores tentam “entender” o que está acontecendo, podem enviar pacotes para um mesmo destino por rotas diferentes tentando balancear rotas, ou mesmo tratando links bidirecionais de forma distinta dificultando e confundindo o gerenciamento da rede e as aplicações de rede em execução (as que usam TCP por exemplo)
Algoritmos de Roteamento Dinâmico ,[object Object]
Maior necessidade de processamento em função de decisões de roteamento mais complexas
Melhoram performance do ponto de vista do usuário
Estratégias para Algoritmos de Roteamento Dinâmico Com base nas fontes de informação, podemos ter: ,[object Object]

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