RoteamentoEstáticoIPv4
Encaminhamento IP
Todo host é capaz de realizar uma função da camada de rede chamada de encaminhamento IP (IP forwarding). O encaminhamento é feito quando um host recebe um datagrama IP, e precisa decidir o que fazer com ele. O destino do datagrama depende do endereço de destino contido em seu cabeçalho IP.
- Se o endereço IP for o do próprio host: o conteúdo do datagrama é desencapsulado e entregue à camada superior.
- Se o endereço IP NÃO for o do próprio host: a tabela de rotas do host é consultada para buscar uma rota que satisfaça o endereço de destino. Caso ela exista, o datagrama é transmitido para o próximo roteador indicado nessa rota.
Uma rota serve para informar como se chega a um determinado destino. Um destino pode ser um único endereço IP, ou uma subrede (que contém um conjunto de endereços IP). Para que um pacote IP chegue a um destino, deve-se transmiti-lo para o próximo roteador em direção a esse destino. Esse próximo roteador também deve conhecer uma rota para tal destino, repetindo o mesmo procedimento. Ao menos duas informações compõem cada rota:
- O destino, que é expressado como uma subrede: Uma subrede é representada por um prefixo de rede e uma máscara.
- O próximo roteador, expressado por um endereço IP: o endereço IP do próximo roteador (também chamado de gateway, que significa portal em inglês), o qual deve pertencer à mesma subrede do equipamento que o especifica em uma rota.
No caso em que o endereço de destino não for o do próprio host, esse endereço é comparado com cada rota existente na tabela de rotas. Rotas com máscaras de rede maiores são testadas primeiro (o tamanho de uma máscara é definido pela quantidade de bits 1 que ela possui), pois são rotas para subredes menores e, portanto, mais específicas. Se nenhuma rota servir, o datagrama é silenciosamente descartado.
A tabela de rotas a seguir foi obtida em um computador com sistema operacional Linux.
aluno@M1:~$ route -n
Tabela de Roteamento IP do Kernel
Destino Roteador MáscaraGen. Opções Métrica Ref Uso Iface
0.0.0.0 191.36.9.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 enp0s25
169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 1000 0 0 enp0s25
191.36.9.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 enp0s25
192.168.2.64 191.36.9.1 255.255.255.192 U 0 0 0 enp0s25
Supondo que esse host tenha que encaminhar um datagrama com endereço de destino 8.8.8.8, a busca por uma rota adequada seria esta:
- Rota para 192.168.2.64/26: ao aplicar a máscara /26 (255.255.255.192) ao endereço de destino 8.8.8.8, obtêm-se o prefixo 8.8.8.0. Como ele é diferente de 192.168.2.64, esta rota não serve.
- Rota para 191.36.9.0/24: ao aplicar a máscara /24 ao endereço de destino 8.8.8.8, obtêm-se o prefixo 8.8.8.0. Como ele é diferente de 191.36.9.0, esta rota não serve.
- Rota para 169.254.0.0/16: ao aplicar a máscara /16 ao endereço de destino 8.8.8.8, obtêm-se o prefixo 8.8.0.0. Como ele é diferente de 169.254.0.0, esta rota não serve.
- Rota para 0.0.0.0/0: ao aplicar a máscara /0 ao endereço de destino 8.8.8.8, obtêm-se o prefixo 0.0.0.0. Como ele é igual a 0.0.0.0 (prefixo da rota), esta rota será usada.
Se outro datagrama tiver endereço de destino 191.36.9.140, a busca pela rota seria:
- Rota para 192.168.2.64/26: ao aplicar a máscara /26 ao endereço de destino 191.36.9.140, obtêm-se o prefixo 191.36.9.128. Como ele é diferente de 192.168.2.64, esta rota não serve.
- Rota para 191.36.9.0/24: ao aplicar a máscara /24 ao endereço de destino 191.36.9.140, obtêm-se o prefixo 191.36.9.0. Como ele é igual a 191.36.9.0 (prefixo da rota), esta rota será usada.
Roteamento estático
Cada host ligado a Internet possui uma tabela de rotas. É pelo conteúdo dessa tabela que ele sabe como transmitir os pacotes para cada destino. Em seu computador, você pode visualizar essa tabela da seguinte forma:
# Isto funciona em qualquer *nix que se preze ...
netstat -rn
Ao se configurar uma interface de rede, cria-se uma rota automática para a subrede diretamente acessível via aquela interface. Isto se chama roteamento mínimo. Por exemplo, se uma interface de rede foi configurada com o endereço IP 192.168.10.1/24, sua tabela de rotas pode se apresentar assim:
aluno@M1:~> ifconfig eth1 192.168.10.1 netmask 255.255.255.0
aluno@M1::~> netstat -rn
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface
192.168.10.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
127.0.0.0 0.0.0.0 255.0.0.0 U 0 0 0 lo
Rotas arbitrárias podem ser adicionadas manualmente a essa tabela. Uma rota possui estas informações:
- Subrede de destino: isso se compõe de um prefixo de rede e uma máscara
- Próximo roteador: o endereço IP do próximo roteador (opcional)
- Interface de rede: a interface de rede por onde o datagrama deve ser transmitido (opcional)
- Métrica: um número que informa o custo da rota (opcional .. usado por protocolos de roteamento dinâmico)
Obs: ao menos próximo roteador ou interface de rede precisam ser especificados.
Em sistemas Linux, rotas estáticas podem ser criadas com o comando route. A seguir mostram-se alguns exemplos de criação de rotas:
- Rota para uma subrede de destino através de um próximo roteador:
# route add -net prefixo/mascara gw IP_roteador route add -net 192.168.10.0/24 gw 191.36.9.254
- Rota para um host específico através de um próximo roteador:
# route add -host IP_host gw IP_roteador route add -host 192.168.10.5 gw 191.36.9.100
- Rota para um host específico através de uma interface de rede: nesse caso, imagine que exista uma subrede que contém o IP do host, porém esse host específico está conectado a outra interface de rede.
# route add -host IP_host gw IP_roteador route add -host 192.168.10.5 dev eth1
A rota default, por ser corriqueira, pode ser criada com uma palavra-chave especial no comando route. Essa rota tem o seguinte significado: se o destino não estiver em minha própria subrede, e nenhuma outra rota específica existir para a subrede onde se encontra, então repasse o datagrama para o roteador indicado. O comando route pode ser usado assim:
# adiciona a rota default, que passa pelo roteador 192.168.10.100
route add default gw 192.168.10.100
Outra forma de adicionar essa rota é:
# este comando tem o mesmo efeito que o anterior ...
route add -net 0.0.0.0/0 gw 192.168.10.100
Em roteadores Cisco, os exemplos sobre rotas estáticas implicariam estes comandos:
- Rota para uma subrede de destino através de um próximo roteador:
ip route 192.0.10.0/24 191.36.9.254
- Rota para um host específico através de um próximo roteador:
ip route 192.168.10.5/32 191.36.9.100
- Rota para um host específico através de uma interface de rede: nesse caso, imagine que exista uma subrede que contém o IP do host, porém esse host específico está conectado a outra interface de rede.
ip route 192.168.10.5/32 ethernet 1
Finalmente, se for usado o roteador sem-fio TP-Link WDR4300, rotas estáticas podem ser adicionadas no menu Advanced Routing -> Static Routing List em sua interface de gerenciamento:
Criação de uma rota estática na interface de gerenciamento do roteador TP-Link WDR4300
Roteamento dinâmico
Roteamento dinâmico é definido como a capacidade de roteamento automático por uma rede. No roteamento estático, como visto, as possibilidades de rota são definidas por meio de uma tabela de roteamento fixa definida manualmente. No entanto, no roteamento dinâmico as tabelas de roteamento são construídas automaticamente pelo sistema, e mantidas constantemente atualizadas devido a comunicação entre os roteadores participantes da rede. Sendo assim, uma rede que utilize algum protocolo de roteamento dinâmico é sensível a qualquer mudança de topologia da rede, sendo capaz de adaptar-se rapidamente a um novo padrão de rotas. Em outras palavras, um protocolo de roteamento dinâmico pode ser definido como uma maneira que um roteador fala com seus vizinhos a fim de compartilhar informações sobre rotas disponíveis na rede. A partir da capacidade de auto organização, o roteamento dinâmico deve ser capaz de procurar a melhor rota alternativa para um fluxo de dados, quando determinados roteadores se tornam inacessíveis ou estejam congestionados.
O roteamento dinâmico dentro de uma rede pertencente a uma organização é chamado de roteamento interno', e o roteamento entre redes de diferentes oragnizações é denominado roteamento externo. O roteamento externo acontece no núcleo da Internet, e envolve um número muito grande de roteadores e hosts.
Um dos protocolos clássicos de roteamento interno é o protocolo RIP. Por apresentar tempo convergência relativamente longo, o RIP se aplica a pequenas redes. Outro protocolo de roteamento interno se chama OSPF, o qual apresenta rápida convergência e é usado em redes maiores.