Tipos de Roteamento e como melhorar a performance

O roteamento é a forma mais eficaz, para a entrega de pacotes de dados entre hosts (equipamentos de rede de uma forma geral, incluindo computadores, roteadores etc). Sua função primária, desse modo, é realizar a entrega consistente de pacotes fim-a-fim, para aplicações ou outras camadas de protocolos, através de uma infraestrutura de redes interconectadas. Para tanto, o roteamento executa funções de determinação de caminhos de comunicação, de comutação de pacotes por esses caminhos e de processamento de rotas para um determinado sistema de comunicação. Conheça os tipos de Roteamento e como melhorar a performance.

Em outras palavras, para que os pacotes sejam encaminhados utilizando a comutação de mensagem ou pacote, uma rota deve ser determinada ou escolhida continuamente.  O modelo de roteamento mais utilizado é o do salto-por-salto (hop-by-hop), onde cada roteador que recebe um pacote de dados abre-o, verifica o endereço de destino no cabeçalho IP, calcula o próximo salto que vai deixar o pacote um passo mais próximo de seu destino e entrega o pacote neste próximo salto. Este processo se repete e assim segue até a entrega do pacote ao seu destinatário.

A função de determinação de caminhos permite que os roteadores selecionem qual sua porta mais apropriada para repassar os pacotes recebidos. O serviço de roteamento possibilita que o roteador análise os caminhos disponíveis para um determinado destino e estabeleça qual o caminho de preferência para o envio de pacotes para esse destino. Nessa determinação de caminhos de comunicação, os serviços de roteamento executam:

  • Inicialização e manutenção de tabelas de rotas;
  • Processos e protocolos de atualização de rotas;
  • Especificação de endereços e domínios de roteamento;
  • Atribuição e controle de métricas de roteamento.

As informações de rotas para a propagação de pacotes podem ser configuradas de forma estática pelo administrador da rede ou ser coletadas através de processos dinâmicos executados na rede.

Roteamento estático:

Utiliza uma rota pré-definida e é construída manualmente pelo administrador do sistema, e pode ou não ser divulgada para outros dispositivos de roteamento na rede. Tabelas estáticas não se ajustam automaticamente a alterações na rede, portanto, devem ser utilizadas somente onde as rotas não sofrem alterações. A principal vantagem do roteamento estático é a segurança obtida pela não divulgação de rotas que devem permanecer escondidas.

Roteamento dinâmico:

Utiliza protocolos de roteamentos que ajustam automaticamente as rotas de acordo com as alterações de topologia e outros fatores, tais como o tráfego. Nesse contexto, uma tabela de roteamento dinâmico é construída a partir de informações trocadas entre protocolos de roteamento. Os protocolos são desenvolvidos para distribuir informações que ajustam rotas dinamicamente para refletir alterações nas condições da rede. Protocolos de roteamento podem resolver situações complexas de roteamento mais rápida e eficientemente que o administrador do sistema.

Todos os protocolos de roteamento realizam as mesmas funções básicas. Eles determinam a melhor rota para cada destino e distribuem informações de roteamento entre os sistemas da rede. A forma pela qual eles decidem qual é a melhor rota é o que determina a diferença entre os pacotes de roteamento existentes, que podem ser internos ou externos.

Roteamento interno:

Os roteadores utilizados para trocar informações dentro de Sistemas Autônomos, comuns dentro das organizações, são chamados de roteadores internos (interior routers) e podem usar uma variedade de protocolos de roteamento interno (Interior Gateway Protocols – IGPs). Dentre eles estão: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF e Integrated IS-IS, sendo esses últimos os mais usuais.

Roteamento Externo

Roteadores que trocam dados entre Sistemas Autônomos são chamados de roteadores externos (exterior routers), e estes utilizam o Exterior Gateway Protocol (EGP) ou o BGP (Border Gateway Protocol). Para este tipo de roteamento são considerados basicamente coleções de prefixos CIDR (Classless Inter Domain Routing) identificados pelo número de um Sistema Autônomo.

RIP (Routing Information Protocol)

O RIP foi desenvolvido pela Xerox Corporation no inicio dos anos 80 para ser utilizado nas redes Xerox Network Systems (XNS), e, hoje em dia, e’ o protocolo intradominio mais comum, sendo suportado por praticamente todos os fabricantes de roteadores e disponível na grande maioria das versões mais atuais do sistema operacional UNIX.

Um de seus benefícios é a facilidade de configuração. Alem disso, seu algoritmo não necessita grande poder de computação e capacidade de memória em roteadores ou computadores.

IGRP (Interior Gateway Protocol)

O IGRP também foi criado no início dos anos 80 pela Cisco Systems Inc., detentora de sua patente. O IGRP resolveu grande parte dos problemas associados ao uso do RIP para roteamento interno.

O algoritmo utilizado pelo IGRP determina o melhor caminho entre dois pontos dentro de uma rede examinando a largura de banda e o atraso das redes entre roteadores. O IGRP converge mais rapidamente que o RIP, evitando loops de roteamento, e não tem a limitação de saltos entre roteadores.

Com estas características, o IGRP viabilizou a implementação de redes grandes, complexas e com diversas topologias.

EIGRP (Enhanced IGRP)

A Cisco aprimorou ainda mais o protocolo IGRP para suportar redes grandes, complexas e críticas, e criou o Enhanced IGRP.

O EIGRP combina protocolos de roteamento baseados em Vetor de Distância (Distance-Vector Routing Protocols) com os mais recentes protocolos baseados no algoritmo de Estado de Enlace (Link-State). Ele também proporciona economia de tráfego por limitar a troca de informações de roteamento àquelas que foram alteradas.

OSPF (Open Shortest Path First)

Esse protocolo foi desenvolvido pelo IETF (Internet Engineering Task Force). Caracteriza-se por ser um protocolo intradomínio, hierárquico, baseado no algoritmo de Estado de Enlace (Link-State) e foi especificamente projetado para operar com redes grandes. Outras características do protocolo OSPF são:

  • A inclusão de roteamento por tipo de serviço (TOS – type of service routing);
  • O fornecimento de balanceamento de carga, que permite ao administrador especificar múltiplas rotas com o mesmo custo para um mesmo destino. O OSPF distribui o tráfego igualmente por todas as rotas;
  • O suporte a rotas para hosts, sub-redes e redes específicas;
  • A possibilidade de configuração de uma topologia virtual de rede, independente da topologia das conexões físicas;
  • A utilização de pequenos hello packets para verificar a operação dos links sem ter que transferir grandes tabelas.

Integrated IS-IS (Intermediate System to Intermediate System Routing Exchange Protocol)

O IS-IS, assim como o OSPF, é um protocolo intradomínio, hierárquico e que utiliza o algoritmo de Estado de Enlace. Pode trabalhar sobre várias sub-redes, inclusive fazendo broadcasting para LANs, WANs e links ponto-a-ponto.

O Integrated IS-IS, como outros protocolos integrados de roteamento, convoca todos os roteadores a utilizarem um único algoritmo de roteamento.

Protocolo de roteamento externo

Roteadores que trocam dados entre Sistemas Autônomos são chamados de roteadores externos (exterior routers), e estes utilizam o Exterior Gateway Protocol (EGP) ou o BGP (Border Gateway Protocol). Para este tipo de roteamento são considerados basicamente coleções de prefixos CIDR (Classless Inter Domain Routing) identificados pelo número de um Sistema Autônomo.

BGP (Border Gateway Protocol)

Caracteriza-se por ser um protocolo de roteamento inter domínios, criado para uso nos roteadores principais da internet.

O BGP foi projetado para evitar loops de roteamento em topologias arbitrárias, o mais sério problema de seu antecessor, o EGP (Exterior Gateway Protocol). Outro problema que o EGP não resolve – e é abordado pelo BGP – é o do Roteamento Baseado em Política (policy-based routing), um roteamento com base em um conjunto de regras não técnicas, definidas pelos Sistemas Autônomos. Já a última versão do BGP, o BGP4, foi projetada para suportar os problemas causados pelo grande crescimento da internet.

Como melhorar a performance de roteamento

Atualmente, com o grande tráfego de dados nas redes, contar com um sistema de roteamento de alta performance é um investimento necessário às grandes organizações. Desse modo, quanto mais moderno, atualizado e qualificado for o sistema de roteamento de uma empresa, melhor será o desempenho de sua rede, evitando gargalos em diversos processos que demandam conexão à internet. Nesse sentido, o que se tem usado nos últimos tempos para melhorar a performance de roteamento das redes de médias e grandes companhias é a implementação de plataformas de roteamento inteligentes.

Esses sistemas inteligentes geralmente são projetados para avaliar automaticamente todas as rotas de rede disponíveis e selecionar o melhor desempenho de uma em termos de latência, perda de pacotes, capacidade do provedor e uso, além da confiabilidade histórica da rota.

Algumas plataformas de roteamento já disponíveis no mercado são capazes de avaliar essas métricas de desempenho com o envio de sondas através de cada um dos Provedores de Serviços conectados e a aplicação de um conjunto de algoritmos para comparar o seu desempenho. Após as melhores rotas serem calculadas, são injetados os anúncios na tabela de roteamento com atualizações regulares de BGP, garantindo uma maior eficiência de roteamento, de forma automática e precisa.

Vale citar também o protocolo Multiprotocol Label Switching (MPLS), inovação que consiste em uma tecnologia de chaveamento de pacotes que possibilita o encaminhamento e a comutação eficientes de fluxos de tráfego através da rede, apresentando-se como uma solução para diminuir o processamento nos equipamentos de rede e interligar, com maior eficiência, redes de tecnologias distintas. Além disso, O MPLS traz a sofisticação do protocolo orientado à conexão para o mundo IP sem conexão, graças a avanços simples no roteamento IP básico, proporcionando melhor performance e capacidade de criação de serviços para a rede.

Para gestores de médias e grandes empresas, é necessário que fique claro que investir em equipamentos robustos e de alta performance de roteamento poderá trazer inúmeros benefícios à organização, já que, hoje em dia, os roteadores não são meros instrumentos de roteamento de rede. Mais do que isso, são sistemas capazes de otimizar, de forma inteligente e automatizada, todo o tráfego de dados na rede, impactando sobremaneira em todos os processos da empresa.

Você conta, na sua organização, com plataformas de roteamento inteligentes? Compartilhe as suas experiências nos comentários.

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