O que são os roteadores?
Roteadores são dispositivos de rede que operam na camada 3 do modelo OSI, realizando o roteamento de pacotes baseados em seus endereços IP (Internet Protocol). Eles são amplamente utilizados em empresas de todos os tamanhos para conectar suas redes internas com redes externas, desempenhando um papel crucial na escolha das melhores rotas para os pacotes.
Existem diversos tipos de desse dispositivo, com diferentes funcionalidades e propósitos específicos. O roteador com o qual temos mais contato no dia a dia é o roteador doméstico, que combina diversos dispositivos de rede, como o switch, firewall e pontos de acesso (AP). Em posts futuros, abordarei esses diferentes tipos de roteadores com mais detalhes.
Agora que entendemos o que são roteadores, vamos explorar como eles encaminham pacotes pela rede.
Como o roteador encaminha seus pacotes na camada 3
Para saber como encaminhar os pacotes que recebem, os roteadores usam a tabela de roteamento (routing table) para armazenar rotas para diferentes redes. Essas rotas indicam os caminhos que o roteador deve seguir para encaminhar os pacotes até suas redes de destino. No diagrama abaixo, vemos um exemplo de como as rotas são definidas e utilizadas para direcionar o tráfego. Vamos analisar o diagrama para entender melhor esse processo.
Cada roteador tem uma rota para determinada rede, e essas rotas são compostas pelo IP da rede de destino e o IP do next-hop. O next-hop é o IP do próximo dispositivo para qual o pacote deve ser encaminhado, e isso se repete até que o pacote chegue no roteador onde a rede de destino esta conectada diretamente.
Gateway Padrão
Antes de entender como os pacotes percorrem o caminho através dos roteadores, é importante saber como os dispositivos finais, como PCs e servidores, determinam para onde enviar os pacotes. Quando um dispositivo precisa enviar um pacote para fora de sua rede local, ele faz isso através de um gateway padrão (default gateway).
Para que os dispositivos na rede, como PCs e servidores, possam enviar pacotes para outras redes ou para a internet, eles precisam de um gateway padrão. O gateway padrão é o IP do roteador ao qual esses dispositivos enviam seus pacotes quando o destino não está na mesma rede local. No exemplo do diagrama, o gateway padrão para os dispositivos na rede 192.168.0.0/24 seria o roteador R1, que então usaria a sua tabela de roteamento para encaminhar os pacotes ao destino correto.
Com isso em mente, podemos agora retomar o conceito de next-hop e entender como o roteador decide o caminho que o pacote seguirá.
No diagrama temos um exemplo disso, o R1 tem um next-hop que aponta para o R2 com destino a rede 192.168.1.0/24, que é a rede de destino do nosso pacote, então ele seguirá essa rota e será encaminhado para o next-hop (R2). Após isso, será encaminhado do R2 para o R4 usando os mesmos critérios. No final, o caminho percorrido pelo pacote será esse:
Você deve estar de perguntando: “Mas por que o pacote seguir a rota de cima e não a de baixo. Elas não são iguais? “. Sim, as duas rotas são idênticas, apenas utilizei a rota superior como exemplo.
Porém, em uma situação real, você poderia configurar o R1 para fazer um balanceamento entre as duas rotas, aonde alguns pacotes seguiriam uma rota e outros, a outra. Alternativamente, as rotas poderiam ser usadas como backup; caso a rota pelo R2 falhe, o R1 utilizaria a rota pelo R3. Contudo, como o R3 seria utilizado apenas como rota secundária, o R1 utilizaria a rota principal via R2, como será explicado no próximo tópico.
Rota mais Específica
Uma rota mais específica (most specific matching route) ocorre quando temos duas rotas iguais, porém com prefixos diferentes, ou seja, uma com um prefixo maior que a outra. Por exemplo, se o pacote enviado tiver como destino o IP 192.168.1.10, ele será encaminhado para a rota com destino a 192.168.1.0/25 (que cobre o intervalo de 192.168.1.0 a 192.168.1.127) conforme o diagrama abaixo:
Isso acontece, porque a rota mais específica é aquela que tem o maior prefixo no IP da rede de destino, sendo sempre escolhida. Tome cuidado, pois ela será escolhida apenas se o IP de destino estiver dentro do intervalo de IPs coberto pelo prefixo da rota. Por exemplo, se o seu pacote estivesse destinado ao IP 192.168.1.130, a rota do diagrama acima não seria a do R3, pois o prefixo /25 não cobre esse IP.
Agora que compreendemos como a rota mais específica funciona, vamos entender a rota menos específica, também conhecida como rota padrão.
Rota Padrão
Uma rota padrão (default route) é a rota menos específica em uma rede, ela é comumente usada para enviar pacotes para fora de uma rede privada, em direção a redes publicas, como a internet. Como a rota padrão é a menos específica, seu IP é 0.0.0.0/0, o que significa que ela cobre os IPs 0.0.0.0 até 255.255.255.255, conforme pode ser visto no diagrama abaixo.
Vamos supor que o PCA1 esta enviando um pacote com IP de destino 8.8.8.8 (o servidor DNS do Google). Inicialmente, o pacote será enviado para seu gateway padrão (RA1), que buscará em sua tabela de roteamento por alguma rota correspondente a esse endereço de destino. Como essa rota não existe na tabela, o pacote será encaminhado pela rota padrão, cujo next-hop é o RB1, que está conectado diretamente à internet. Dessa forma, o pacote chegará ao servidor do Google.
Conclusão
Neste post, exploramos como os roteadores desempenham um papel fundamental na interligação de redes, garantindo que os pacotes sejam encaminhados de forma eficiente para seus destinos. Entendemos como a tabela de roteamento, as rotas específicas e a rota padrão trabalham em conjunto para determinar o melhor caminho para o tráfego de rede. A importância de configurar corretamente essas rotas é crucial para evitar problemas de conectividade e garantir a segurança da rede.
Em posts futuros, continuaremos analisando o mundo dos roteadores, abordando diferentes tipos e suas funcionalidades específicas.
