Seleção de Protocolos de Bridging, Switching e Roteamento

Supõe-se que o leitor já conheça princípios básicos de protocolos de bridging, switching e roteamento
Essa seção resume algumas das considerações na escolha de tais protocolos
Protocolos de bridging/switching/roteamento diferem quanto a:
- Características de tráfego gerado
- Uso de CPU, memória e banda passante
- O número máximo de roteadores pares suportados
- A capacidade de adaptar rapidamente a novas condições na rede
- A capacidade de autenticar atualizações de rotas por motivos de segurança
- Sua padronização (versus protocolo proprietário)
Ao escolher os protocolos nesta fase do projeto, você terá subsídio para listar as características funcionais dos dispositivos a ser adquiridos

Uso de tabelas de decisão no projeto de rede

De forma geral, para tomar boas decisões em qualquer projeto (não só de redes), você deve:
- Conhecer os objetivos (requisitos)
- Explorar muitas alternativas
- Investigar as consequências das decisões
- Elaborar planos de contingência
Para casar alternativas com requisitos de forma clara e simples, pode-se usar uma tabela de decisão
Exemplo de uma tabela de decisão (fictícia)

	Requisitos críticos			Outros requisitos
	Adaptabilidade - deve reconfigurar em segundos após mudança na rede	Deve ser escalável até grandes redes (centenas de roteadores)	Deve ser um padrão e ser compatível com equipamento existente	Não deve gerar muito tráfego	Deve rodar em roteadores baratos (low-end)	Deve ser fácil de configurar e gerenciar
BGP	X	X	X	8	7	7
OSPF	X	X	X	8	8	8
IS-IS	X	X	X	8	6	6
IGRP	X	X
Enhanced IGRP	X	X
RIP			X

Na tabela acima, um X é usado para requisitos críticos
- Se a alternativa não satisfizer, ela é cortada imediatamente
Para requisitos não críticos (que podem ser ou não atendidos), usam-se pesos (1=fraco atendimento ao requisito, 10=bom atendimento ao requisito)
Após tomar a decisão, pergunte-se:
- O que pode dar errado com a opção escolhida?
- Essa opção foi tentada por outras empresas? Teve problemas?
- Como o cliente vai reagir à decisão?
- Qual o plano de contingência se o cliente não aprovar a decisão?

Seleção de protocolos de bridging e switching

Lembre que, em termos de protocolos, bridges e switches são praticamente equivalentes
- Uma switch é essencialmente uma ponte com muitas portas
- A switch é mais rápida porque pode usar cut-through switching
  - Chavea antes de ter recebido todo o frame
- A switch implementa VLANs e a ponte não
- Ambas são dispositivos de camada 2
- Ambas permitem "mixed-media" (portas para redes de tecnologias diferentes)

Protocolos comuns

O leitor deve estar familiarizado com os seguintes protocolos de bridging e switching:
- Transparent bridging/switching (Ethernet)
- Spanning tree protocol
- Source-route bridging (Token Ring - pouco usado no Brasil)
- Como as alternativas são poucas, não falaremos mais sobre a escolha
  - Use transparent bridging/switching com spanning tree e fim de papo

Protocolos de switching para transportar informação de VLANs

Montar VLANs com várias switches e com as VLANs espalhadas entre as switches significa que as switches devem trocar informação sobre VLANs
- Em geral , o protocolo chama-se "Trunking protocol"
- Os quadros devem ser etiquetados com a informação de VLAN à qual pertencem
Até recentemente, não havia padrão para este protocolo e cada fabricante adotava sua própria solução
- Exemplo: Cisco usa vários protocolos:
  - Adaptação de IEEE 802.10
  - Inter-Switch Link protocol (ISL)
  - VLAN Trunk protocol (VTP)
- Era impossível fazer VLANs com switches de fabricantes diferentes
- mesmo, hoje, é preferível usar switches de um mesmo fabricante
O IEEE padronizou o protocolo 802.1q para este fim
- É melhor exigir que os switches dêem suporte a este protocolo

Seleção de protocolos de roteamento

Um protocolo de roteamento permite que um roteador descubra como chegar a outras redes e trocar essa informação com outros roteadores
É mais difícil escolher um protocolo de roteamento do que um protocolo de bridging/switching porque tem muitas alternativas
Uma tabela de decisão pode ser usada para juntar os fatos e selecionar os protocolos

Caracterização de protocolos de roteamento

Já falamos que protocolos de roteamento diferem quanto a:
- Características de tráfego gerado
- Uso de CPU, memória e banda passante
- O número máximo de roteadores pares suportados
- A capacidade de adaptar rapidamente a novas condições na rede
- A capacidade de autenticar atualizações de rotas por motivos de segurança
- Sua padronização (versus protocolo proprietário)
Examinaremos algumas dessas questões rapidamente aqui, como lembrete ao leitor
- Supõe-se conhecimento de protocolos de roteamento

Tipos de protocolos

Os algoritmos dos protocolos são de dois tipos:
- Vetor de distância (roteador anuncia a distância que ele tem para cada destino)
  - IP Routing Information Protocol (RIP) versões 1 e 2
  - IP Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)
  - Novell NetWare Internetwork packet Exchange Routing Information Protocol (IPX RIP)
  - AppleTalk Routing Table Maintenance Protocol (RTMP)
  - AppleTalk Update-Based Routing Protocol (AURP)
  - IP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (Enhanced IGRP)
  - IP Border Gateway Protocol (BGP)
- Link-state (roteador anuncia o estado de cada interface de rede que ele têm)
  - Open Shortest Path First (OSPF)
  - IP Intermediate System to Intermediate System (IS-IS)
  - NetWare Link Services Protocol (NLSP)
De forma geral, os protocolos link state (que são mais recentes) convergem mais rapidamente e não causam tantos loops de rotas durante a convergência
- Por outro lado, eles são mais complexos de configurar

Métricas de protocolos

Os protocolos mais velhos de vetor de distância usam número de hops como única métrica
- Não conseguem usar rotas com mais hops mas que tenham mais banda passante ou filas menores
Alguns têm um limite no número máximo de hops (15 para RIP)
Protocolos mais recentes podem usar atraso, banda passante, etc. como métricas

Protocolos de roteamento hierárquicos e não hierárquicos

Em alguns protocolos, cada roteador é igual a outro (são pares)
Em outros protocolos, há uma hierarquia onde certos roteadores são agrupados em áreas (ou sistemas autônomos)
Um roteador que conecta duas áreas pode sumarizar as rotas para sua área e anunciar menos informação

Protocolos Interior versus Exterior

"Interior routing protocols" (RIP, IGRP, OSPF) são feitos para achar as melhores rotas baseando-se em métricas, dentro de um sistema autônomo (uma empresa, por exemplo)
"Exterior routing protocols" (BGP) roteam entre sistemas autônomos e devem levar em consideração considerações administrativas
- Por isso, nem todas as rotas são anunciadas, para obedecer a certas políticas de roteamento
- Exemplo: Uma empresa está conectada ao backbone Embratel (um sistema autônomo) e ao backbone RNP (outro sistema autônomo) e quer anunciar suas rotas mas não quer servir de "transit network" entre Embratel e RNP

Protocolos baseados em classes e classless

Já falamos acima de roteamento com classes e sem classes
As vantagens do roteamento sem classes são
- Há mais sumarização de rotas com prefixos menores (supernetting)
- Tem suporte a subredes não contíguas
- Tem suporte a Variable-Length Subnet Masking, incluindo suporte a hosts móveis

Roteamento estático versus dinâmico

Em certos casos (em stub networks), podemos dispensar protocolos de roteamento e usar rotas estáticas
- Exemplo: se uma empresa se conecta ao um ISP via um único enlace, não há por que trocar informação de roteamento entre a empresa e o ISP

Restrições de escalabilidade em protocolos de roteamento

Protocolos podem ser investigados quanto às suas restrições de escalabilidade
Exemplos de questões que podem ser investigadas
- Há limites impostos nas métricas?
- Com que rapidez o protocolo converge depois de mudanças na rede?
  - Um bom protocolo (OSPF, por exemplo) converge em poucos segundos
- Que quantidade de dados é transmitida nuna atualização de rota? A tabela inteira? Apenas as mudanças?
- Quanta banda passante é consumida pelo protocolo?
  - Veja tabela na seção 2.4
- Para quem as atualizações de rotas são enviadas? Para roteadores vizinhos? Para todos os roteadores num sistema autônomo?
- Quanta CPU é necessária para processar as atualizações de rotas recebidas?
- Rotas estáticas de rotas default são suportadas?
- A sumarização de rotas é suportada?

Roteamento IP

Daremos um breve resumo dos protocolos mais usados numa rede TCP/IP
- RIP, IGRP, Enhanced IGRP, OSPF e BGP

Routing Information Protocol (RIP)

Primeiro protocolo de roteamento na Internet, no início dos anos 1980
Interior routing protocol
Ainda é usado devido à simplicidade e disponibilidade em todos os equipamentos
É do tipo vetor de distância
Broadcast da tabela de rotas a cada 30 segundos
25 rotas por pacote
- Tabela grande leva vários pacotes
Quando se usam enlaces lentos, a banda passante consumida pode ser alta em redes grandes
Métrica única: hop count
Hop count limitado a 15
Versão 2 melhora um pouco as coisas, já que a máscara de sub-rede é transmitida na tabela de rotas (classless routing)

IP Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)

Inventado pela Cisco no anos 1980
Muito usado, já que 80% dos roteadores vendidos são da Cisco
Interior routing protocol
Tem mais métricas do que RIP e não tem limite de 15 hops
Atualizações a cada 90 segundos
Permite balanceamento de carga
Permite convergência mais rápida devido ao uso de "triggered updates"
- Diminui a ocorrência de loops durante a convergência

IP Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (Enhanced IGRP)

Inventado pela Cisco no anos 1990
Interior routing protocol
Feito para grandes redes com múltiplos protocolos de roteamento
- Interfaceia com RIP, IS-IS, BGP e OSPF
Convergência muito rápida, mesmo com grandes redes (milhares de roteadores)
Algoritmo garante que não haja loops

Open Shortest Path First (OSPF)

Protocolo da IETF, fins dos anos 1980
Para substituir RIP e oferecer um protocolo para grandes redes
Interior routing protocol
Tipo Link State
Vantagens:
- É um padrão suportado por todos os fabricantes
- Converge rapidamente
- Autentica atualizações de rotas para fins de segurança
- Suporta redes não contíguas e VLSM
- Usa multicast em vez de broadcast
- Redes OSPF podem ser configuradas em áreas hierárquicas
- Propaga apenas mudanças e não tabelas inteiras
- OSPF não usa muita banda passante

IP Border Gateway Protocol (BGP)

Exterior routing protocol
Complexo, usa muita banda passante e não deve ser usado em empresas pequenas

Um sumário de protocolos de roteamento

Em redes muito pequenas, usam-se frequentemente rotas estáticas
Quando a rede cresce um pouco e tem enlaces redundantes, usa-se RIP ou IGRP
Com redes um pouco maiores, usa-se OSPF
Entre sistemas autônomos, usa-se BGP-4
Um resumo dos protocolos segue

	Tipo	Interior/Exterior	Classful/classless	Métricas	Escalabilidade
RIP versão 1	Distance-vector	Interior	Classful	Hop count	15 hops
RIP versão 2	Distance-vector	Interior	Classless	Hop count	15 hops
IGRP	Distance-vector	Interior	Classful	Banda passante, atraso, confiabilidade, carga	255 hops (default 100)
Enhanced IGRP	Distance-vector	Interior	Classless	Banda passante, atraso, confiabilidade, carga	Milhares de roteadores
OSPF	Link-state	Interior	Classless	Custo (depende do fabricante)	Aprox. 50 roteadores por área, aprox. 100 áreas
BGP	Path-vector	Exterior	Classless	Valor de atributos do caminho e outros fatores configuráveis	Milhares de roteadores
IS-IS	Link-state	Interior	Classless	Valor de caminho configurado, atraso, custo e erros	Milhares de roteadores
RTMP	Distance-vector	Interior	N/A	Hop count	15 hops
AURP	Distance-vector	Interior ou exterior	N/A	Hop count	15 hops de cada lado
IPX RIP	Distance-vector	Interior	N/A	Ticks e hop count	15 hops
NLSP	Link-state	Interior	N/A	Custo e banda passante	127 hops

	Tempo de convergência	Consumo de recursos	Autenticação de rotas?	Facilidade de projeto, configuração, troubleshooting
RIP versão 1	Pode ser grande	Memória: baixo CPU: baixo BW: alto	Não	Fácil
RIP versão 2	Pode ser grande	Memória: baixo CPU: baixo BW: alto	Sim	Fácil
IGRP	Rápido (usa triggered updates e poison reverse)	Memória: baixo CPU: baixo BW: alto	Não	Fácil
Enhanced IGRP	Muito rápido	Memória: médio CPU: baixo BW: baixo	Sim	Médio
OSPF	Rápido	Memória: alto CPU: alto BW: baixo	Sim	Médio
BGP	Rápido	Memória: alto CPU: alto BW: baixo	Sim	Médio
IS-IS	Rápido	Memória: alto CPU: alto BW: baixo	Sim	Médio
RTMP	Pode ser grande	Memória: médio CPU: médio BW: alto	Não	Fácil
AURP	Rápido	Memória: baixo CPU: médio BW: baixo	Sim	Médio
IPX RIP	Rápido	Memória: médio CPU: médio BW: alto	Não	Fácil
NLSP	Rápido	Memória: alto CPU: alto BW: baixo	Sim	Médio

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