Os routers

Os routers são os dispositivos que permitem “escolher” o caminho que os datagramas 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 datagramas 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 directamente

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 datagramas são transmitidos à camada IP
• O switch vê o cabeçalho do datagrama
• 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 datagrama 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 directa), ou há pelo menos um switch entre o remetente e o destinatário (neste caso fala-se de entrega indirecta).

No caso da entrega indirecta, 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 encaminhamento for introduzida manualmente pelo administrador, fala-se de encaminhamento estático (viável para pequenas redes)
• Se o switch construir ele mesmo a tabela de encaminhamento em função de informações que recebe (através de protocolos de encaminhamento), fala-se de encaminhamento dinâmico

A tabela de encaminhamento

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

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, directamente acessível na rede à qual aquela placa está ligada, entregar o datagrama.
Este mecanismo, que consiste em conhecer unicamente o endereço do próximo elo conduzindo ao destino , designa-se "encaminhamento 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 encaminhamento :

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

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

Os protocolos de encaminhamento

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 autónomas 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 encaminhamento das informações dentro de uma rede autónoma. 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 directamente 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.