Tutorial de TCP/IP - Parte 5 - exemplos de Roteamento

Esta é a quinta parte do Tutorial de TCP/IP onde será abordado mais um pouco sobre roteamento.

por Júlio Cesar Fabris Battisti

Esta é a quinta parte do Tutorial de TCP/IP. Na Parte 1 tratei dos aspectos básicos do protocolo TCP/IP. Na Parte 2 falei sobre cálculos binários, um importante tópico para entender sobre redes, máscara de sub-rede e roteamento. Na Parte 3 falei sobre Classes de endereços e na Parte 4 fiz uma introdução ao roteamento. Agora falarei mais um pouco sobre roteamento.

Mais um exemplo de roteamento

Neste item vou analisar mais alguns exemplos de roteamento e falar sobre tabela de roteamento.

Exemplo 01: Considere a rede indicada no diagrama da Figura a seguir:

Primeiro alguns comentários sobre a WAN apresentada na Figura:

1. A WAN é formada pela conexão de quatro redes locais, com as seguintes características:

2. Existe uma quinta rede que é a rede formada pelas interfaces de WAN dos roteadores. Este rede apresenta as seguintes características:

3. Existem três roteadores fazendo a conexão das quatro redes existentes. Com as configurações apresentadas, qualquer rede é capaz de se comunicar com qualquer outra rede da WAN.

4. Existem pontos únicos de falha. Por exemplo, se o Roteador 03 apresentar problemas, a Rede 03 ficará completamente isolada das demais redes. Se o Roteador 02 apresentar problemas, as Redes 02 e 04 ficarão isoladas das demais redes e também isoladas entre si.

5. As redes 02 e 04 estão diretamente conectadas ao Roteador 02. Cada rede em uma interface do roteador. Este pode ser um exemplo de um prédio com duas redes locais, as quais são conectadas através do roteador. Neste caso, o papel do Roteador 02 é conectar as redes 02 e 04 entre si e estas redes com o restante da WAN.

6. A interface de conexão do roteador com a rede local utiliza sempre o primeiro número IP da faixa disponível (10.10.10.1, 10.10.20.1 e assim por diante). Não é obrigatório reservar o primeiro IP para a interface de LAN do roteador (número este que será configurado como Default Gateway nas estações de trabalho da respectiva rede, conforme descrito anteriormente). Embora não seja obrigatório é uma convenção comumente utilizada.

Agora que apresentei alguns comentários sobre a rede da figura anterior, vamos analisar como será feito o roteamento entre as diferentes redes.

Primeira análise: Analisar como é feito o roteamento, quando um computador da Rede 01, precisa acessar informações de um computador da Rede 03. Por exemplo, o computador 10.10.10.25 da Rede 01, precisa acessar um arquivo que está em uma pasta compartilhada do computador 10.10.30.144 da Rede 03. Neste caso a rede de origem é a rede 10.10.10.0 e a rede de destino é 10.10.30.0. Como é feito o roteamento, de tal maneira que estes dois computadores possam trocar informações?

Acompanhe os passos descritos a seguir:

1. O computador 10.10.10.25 é o computador de origem e o computador 10.10.30.144 é o computador de destino. A primeira ação do TCP/IP é fazer os cálculos para verificar se os dois computadores estão na mesma rede, conforme explicado no Capítulo 2. Os seguintes dados são utilizados para realização destes cálculos:

• Computador na Rede 01: 10.10.10.25/255.255.255.0
• Computador na Rede 03: 10.10.30.144/255.255.255.0

2. Feitos os cálculos, o protocolo TCP/IP "chega a conclusão" de que os dois computadores pertencem a redes diferentes: O computador 10.10.10.25 pertence a rede 10.10.10.0 e o computador 10.10.30.144 pertence a rede 10.10.30.0.

Nota: Para detalhes sobre estes cálculos consulte a Parte 2 deste tutorial.

3. Como os computadores pertencem a redes diferentes, os dados devem ser enviados para o Roteador da rede 10.10.10.0, que é a rede do computador de origem.

4. O pacote é enviado para o roteador da rede 10.10.10.0, que está conectado através da interface 10.10.10.1. Neste roteador, pela interface 10.10.10.1, chega o pacote de informações com o IP de destino: 10.10.30.144. O roteador precisa consultar a sua tabela de roteamento e verificar se ele conhece um caminho para a rede 10.10.30.0, ou seja, se ele sabe para quem enviar um pacote de informações, destinado a rede 10.10.30.0.

5. O Roteador 01 tem, em sua tabela de roteamento, a informação de que pacotes para a rede 10.10.30.0 devem ser encaminhados pela interface de WAN 10.10.5.1. É isso que ele faz, ou seja, encaminha os pacotes através da interface de WAN: 10.10.5.1.

6. Os pacotes de dados chegam na interface de WAN 10.10.5.1 e são enviados, através do link de comunicação, para a interface de WAN 10.10.5.2, do roteador da Rede 03.

7. No Roteador 03 chega o pacote de informações com o IP de destino: 10.10.30.144. O roteador precisa consultar a sua tabela de roteamento e verificar se ele conhece um caminho para a rede 10.10.30.0.

8. O Roteador 03 tem, em sua tabela de roteamento, a informação de que pacotes para a rede 10.10.30.0 devem ser encaminhados pela interface de LAN 10.10.30.1, que é a interface que conecta o Roteador 03 à rede local 10.10.30.0. O pacote é enviado, através da interface 10.10.30.1, para o barramento da rede local. Todos os computadores recebem os pacotes de dados e os descartam, com exceção do computador 10.10.30.144 que é o computador de destino.

9. Para que a resposta possa retornar do computador 10.10.30.144 para o computador 10.10.10.25, um caminho precisa ser encontrado, para que os pacotes de dados possam ser roteados da Rede 03 para a Rede 01 (o caminho de volta no nosso exemplo). Para tal todo o processo é executado novamente, até que a resposta chegue ao computador 10.10.10.25.

10. A chave toda para o processo de roteamento é o software presente nos roteadores, o qual atua com base em tabelas de roteamento.

Segunda análise: Analisar como é feito o roteamento, quando um computador da Rede 03, precisa acessar informações de um computador da Rede 02. Por exemplo, o computador 10.10.30.25 da Rede 03, precisa acessar uma impressora que está compartilhada do computador 10.10.20.144 da Rede 02. Neste caso a rede de origem é a rede 10.10.30.0 e a rede de destino é 10.10.20.0. Como é feito o roteamento, de tal maneira que estes dois computadores possam trocar informações?

Acompanhe os passos descritos a seguir:

1. O computador 10.10.30.25 é o computador de origem e o computador 10.10.20.144 é o computador de destino. A primeira ação do TCP/IP é fazer os cálculos para verificar se os dois computadores estão na mesma rede, conforme explicado no Capítulo 2. Os seguintes dados são utilizados para realização destes cálculos:

• Computador na Rede 03: 10.10.30.25/255.255.255.0
• Computador na Rede 02: 10.10.20.144/255.255.255.0

2. Feitos os cálculos, o protocolo TCP/IP "chega a conclusão" de que os dois computadores pertencem a redes diferentes: O computador 10.10.30.25 pertence a rede 10.10.30.0 e o computador 10.10.20.144 pertence a rede 10.10.20.0.

Nota: Para detalhes sobre estes cálculos consulte a Parte 2 deste tutorial.

3. Como os computadores pertencem a redes diferentes, os dados devem ser enviados para o Roteador da rede 10.10.30.0, que é a rede do computador de origem.

4. O pacote é enviado para o roteador da rede 10.10.30.0, que está conectado através da interface de LAN 10.10.30.1. Neste roteador, pela interface 10.10.30.1, chega o pacote de informações com o IP de destino: 10.10.20.144. O roteador precisa consultar a sua tabela de roteamento e verificar se ele conhece um caminho direto para a rede 10.10.20.0, ou seja, se ele sabe para quem enviar um pacote de informações, destinado a rede 10.10.20.0.

5. Não existe um caminho direto para a rede 10.10.20.0. Tudo o que o roteador pode fazer é saber para quem enviar o pacote, quando o destino for a rede 10.10.20.0. Neste caso ele enviará o pacote para outro roteador e não diretamente para a rede 10.10.20.0. O Roteador 03 tem, em sua tabela de roteamento, a informação de que pacotes destinados à rede 10.10.20.0 devem ser encaminhados pela interface de WAN 10.10.5.2. É isso que ele faz, ou seja, encaminha os pacotes através da interface de WAN: 10.10.5.2.

6. Os pacotes de dados chegam na interface de WAN 10.10.5.2 e são enviados, através do link de comunicação, para a interface de WAN 10.10.5.1, do Roteador 01.

7. No Roteador 01 chega o pacote de informações com o IP de destino: 10.10.20.144. O roteador precisa consultar a sua tabela de roteamento e verificar se ele conhece um caminho para a rede 10.10.20.0.

8. Na tabela de roteamento do Roteador 01, consta a informação que pacotes para a rede 10.10.20.0, devem ser enviados para a interface de WAN 10.10.5.3, do Roteador 02. É isso que ele faz, ou seja, roteia (encaminha) o pacote para a interface de WAN 10.10.5.3.

9. O pacote chega à interface de WAN do Roteador 02. O Roteador 02 tem, em sua tabela de roteamento, a informação de que pacotes para a rede 10.10.20.0 devem ser encaminhados pela interface de LAN 10.10.20.1, que é a interface que conecta o Roteador 02 à rede local 10.10.20.0. O pacote é enviado, através da interface 10.10.20.1, para o barramento da rede local. Todos os computadores recebem os pacotes de dados e os descartam, com exceção do computador 10.10.20.144 que é o computador de destino.

10. Para que a resposta possa retornar do computador 10.10.20.144 para o computador 10.10.30.25, um caminho precisa ser encontrado, para que os pacotes de dados possam ser roteados da Rede 02 para a Rede 03 (o caminho de volta no nosso exemplo). Para tal todo o processo é executado novamente, até que a resposta chegue ao computador 10.10.30.25.

Algumas considerações sobre roteamento:

A chave toda para o processo de roteamento é o software presente nos roteadores, o qual atua com base em tabelas de roteamento (assunto da Parte 6). 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. 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 colocá-los na seqüência correta.

Existem também um número máximo de roteadores pelos quais um pacote pode passar, antes de ser descartado. Normalmente este número é de 16 roteadores. No exemplo da segunda análise, cada pacote passa por dois roteadores, até sair de um computador na Rede 03 e chegar ao computador de destino, na Rede 02. Este passar por dois roteadores é tecnicamente conhecido como "ter um caminho de 2 hopes". 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, podendo até chegar a paralisar a rede.

Uma situação que poderia acontecer, por erro nas tabelas de roteamento, é um roteador x mandar um pacote 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 ou entrega indireta. Vamos ainda utilizar o exemplo da rede da Figura 16.2. Quando dois computadores da mesma rede (por exemplo a rede 10.10.10.0) trocam informações entre si, as informações são enviadas para o barramento da rede local e o computador de destino captura e processa os dados. Dizemos que este é um caso de entrega direta. Quando computadores de redes diferentes tentam se comunicar (por exemplo, um computador da rede 10.10.10.0 e um da rede 10.10.20.0), os pacotes de informação são enviados através dos roteadores da rede, até chegar ao destino. Depois a resposta percorre o caminho inverso. Este processo é conhecido como entrega indireta.

Conclusão:

Na próxima parte você irá aprender mais alguns detalhes sobre tabelas de roteamento e analisar uma pequena tabela de roteamento que existe em cada computadores com o NT 4.0, Windows 2000, Windows XP ou Windows Server 2003 e com o protocolo TCP/IP instalado. Confira as dicas de livros de TCP/IP, no link a seguir:

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