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10/out
Cristina Cruz
Roteamento: conceito, tipos e como melhorar a performance

No atual contexto corporativo de transformação digital dos negócios, contar com uma rede de internet de alto desempenho torna-se, cada vez mais, fundamental para as empresas que disputam a liderança do mercado. Por isso, manter uma rede bem administrada e segura é um grande desafio para muitas corporações que, para tanto, precisam investir em sistemas de roteamento inteligentes e de alta performance.

A definição básica de internet é que ela corresponde a uma coleção de redes interconectadas; enquanto os roteadores podem ser definidos como a intersecção que liga essas redes, ou seja, os pontos que possibilitam essa ponte. Sendo, portanto, instrumentos cruciais para o bom desempenho de qualquer processo desenvolvido em rede.

O sistema que controla e administra um grupo de redes e roteadores é conhecido como Sistema Autônomo, que define a organização dos roteadores de modo hierárquico. Mais especificamente, existem roteadores que são utilizados apenas para trocar dados entre grupos de redes controlados pela mesma autoridade administrativa e roteadores que também fazem a comunicação entre as autoridades administrativas.

O que é roteamento

O roteamento é a forma mais importante, utilizada na internet, 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.

Em outras palavras, para que os pacotes sejam encaminhados utilizando a comutação de mensagem ou pacote, uma rota deve ser determinada ou escolhida continuamente. A determinação e escolha dessa rota é o que foi nomeado como roteamento. O modelo de roteamento comumente utilizado é o do salto-por-salto (hop-by-hop), no qual cada roteador recebe e abre um pacote de dados, 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 nesse próximo salto. Esse 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 analise 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:

Geralmente, redes com número limitado de roteadores para outras redes são configuradas a partir do roteamento estático. Nesse caso, uma tabela de roteamento estático 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. Algumas vantagens do roteamento estático são a segurança obtida pela não divulgação de rotas que devem permanecer escondidas e a redução do overhead introduzido pela troca de mensagens de roteamento na rede.

Roteamento dinâmico:

As redes com mais de uma rota possível para o mesmo ponto devem utilizar roteamento dinâmico. 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.

Protocolos de roteamento são desenvolvidos para trocar para uma rota alternativa quando a rota primária se torna inoperável e para decidir qual é a rota preferida para um destino. Em redes onde existem várias alternativas de rotas para um destino devem ser utilizados protocolos de roteamento.

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.

Protocolo de 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.

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 interdomínios, 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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