O roteamento na Internet

Maio 2015

Os roteadores


Os roteadores são os dispositivos que permitem "escolher" o caminho que os data gramas vão seguir para chegar ao destino.
Trata-se de máquinas que têm várias placas de rede, cada uma ligada a uma rede diferente. Assim, na configuração mais simples, o switch tem apenas "de ver" em que rede se encontra um computador para lhe entregar os data gramas provenientes do remetente.

Contudo, na Internet o esquema é muito mais complicado pelas seguintes razões:

  • O número de redes às quais o switch está ligado é geralmente considerável
  • As redes às quais o switch está ligado podem estar ligadas a outras redes que o switch não conhece diretamente



Assim, os routers funcionam graças a tabelas de encaminhamento e protocolos de encaminhamento, de acordo com o seguinte modelo:

  • O switch recebe uma trama que provém de uma máquina conectada a uma das redes à qual está ligada
  • Os data gramas são transmitidos à camada IP
  • O switch vê o cabeçalho do data grama
  • Se o endereço IP de destino pertencer a uma das redes às quais um dos interfaces switch está associado, a informação deve ser enviada à camada 4 depois de o cabeçalho IP ter sido retirado
  • Se o endereço IP de destino fizer parte de uma rede diferente, o switch consulta a sua tabela de encaminhamento, uma tabela que define o caminho a seguir para um endereço dado
  • O switch envia o data grama graças à placa de rede ligada à rede na qual o switch decide enviar o pacote


Assim, há dois cenários, ou o emissor e o destinatário pertencem à mesma rede( neste caso fala-se de entrega direta), ou há pelo menos um switch entre o remetente e o destinatário (neste caso fala-se de entrega indireta).

No caso da entrega indireta, o papel do switch, e nomeadamente o da tabela de encaminhamento, é muito importante. Assim, o funcionamento do switch é determinado pela maneira segundo a qual esta tabela de encaminhamento é criada.

  • Se a tabela de roteamento for introduzida manualmente pelo administrador, fala-se de roteamento estático (viável para pequenas redes)
  • Se o switch construir ele mesmo a tabela de roteamento em função de informações que recebe (através de protocolos de encaminhamento), fala-se de roteamento dinâmico

A tabela de roteamento


A tabela de roteamento é uma tabela de correspondência entre o endereço da máquina visada e o nó seguinte, ao qual o switch deve entregar a mensagem. Na realidade, basta que a mensagem seja entregue na rede que contém a máquina, por isso não é necessário armazenar o endereço IP completo da máquina: só o identificador da rede do endereço IP (quer dizer, o ID rede) tem de ser armazenado.

A tabela de roteamento é por conseguinte um quadro que contém pares de endereços :


Endereço de destinoEndereço do próximo switch diretamente acessívelInterface



Assim, graças a esta tabela, o switch, conhecendo o endereço do destinatário encapsulado em mensagem, vai saber para que interface enviar a mensagem (o que equivale a saber que placa de rede utilizar), e a que switch, diretamente acessível na rede à qual aquela placa está ligada, entregar o data grama.
Este mecanismo, que consiste em conhecer unicamente o endereço do próximo elo conduzindo ao destino , designa-se "roteamento por saltos sucessivos" (em inglês next-hop routing).

Contudo, pode acontecer que o destinatário pertença a uma rede não referida na tabela de encaminhamento. Neste caso, o switch utiliza o switch por defeito (chamado também ponte estreita por defeito).

Eis, de maneira simplificada, o aspecto aproximado de uma tabela de roteamento :


Endereço de destinoendereço do próximo routeur diretamente acessívelInterface
194.56.32.124 131.124.51.1082
110.78.202.15 131.124.51.1082
53.114.24.239194.8.212.63
187.218.176.54129.15.64.871




A mensagem é assim transmitida de switch em switch por saltos sucessivos, até que o destinatário pertença a uma rede diretamente ligada ao switch. Nesse momento, o switch entrega diretamente a mensagem à máquina visada...

No caso do roteamento estático, é o administrador que atualiza a tabela de roteamento.
No caso do roteamento dinâmico, em contrapartida, um protocolo chamado protocolo de roteamento permite a atualização automática da tabela, para que contenha a qualquer momento a estrada ideal.

Os protocolos de roteamento


A Internet é um conjunto de redes ligadas. Por conseguinte, todos os routers não fazem o mesmo trabalho, de acordo com o tipo de rede qual se encontram.




Com efeito, há diferentes níveis de routers (switchs), e estes funcionam por conseguinte com protocolos diferentes:

  • os routers núcleos são routers principais porque são eles que ligam as diferentes redes
  • os routers externos permitem uma ligação das redes autônomas entre elas. Funcionam com um protocolo chamado EGP (Exterior Gateway Protocol) que evolui pouco a pouco conservando a mesma denominação
  • os routers internos permitem o roteamento das informações dentro de uma rede autônoma. Trocam informações entre eles graças a protocolos chamados IGP (Interior Gateway Protocol), como o RIP e o OSPF

O protocolo RIP


RIP significa Routing Information Protocol (protocolo de informação de encaminhamento). Trata-se de um protocolo de tipo Vector Distância , o que quer dizer que cada switch comunica aos outros routers a distância que os separa (o número de saltos que os separam). Assim, quando o switch recebe uma destas mensagens ele incrementa esta distância de 1 e comunica a mensagem aos routers diretamente acessíveis. Os routers podem, por conseguinte, conservar desta maneira a estrada ideal de uma mensagem , armazenando o endereço switch seguinte na tabela de encaminhamento de modo a que o número de saltos para atingir uma rede seja mínimo. Contudo, este protocolo tem em conta apenas a distância entra duas máquinas em termos de saltos, mas não considera o estado da ligação a fim de escolher a melhor banda concorrida possível.

O protocolo OSPF


O OSPF (Open Shortest Path First) é mais eficiente do que o RIP e começa por conseguinte a substituí-lo pouco a pouco. Trata-se de um protocolo de tipo protocolo route-link (que se poderia traduzir por "Protocolo de estado das ligações"), o que significa que, contrariamente ao RIP, este protocolo não envia aos routers adjacentes o número de saltos que os separam, mas o estado da ligação que os separa. Desta maneira, cada switch é capaz de elaborar um mapa do estado da rede e pode por conseguinte escolher, a qualquer momento, a estrada mais adequada para uma mensagem dada.


Além disso, este protocolo evita que routers intermédios incrementem o número de saltos, o que se traduz por uma informação muito menos abundante, que permite ter uma melhor banda concorrida útil do que com o RIP.

Para uma leitura offline, é possível baixar gratuitamente este artigo no formato PDF:
O-roteamento-na-internet .pdf

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