Um roteador é um dispositivo de rede essencial que desempenha um papel crucial na comunicação eficiente entre diferentes redes. Ele atua como um ponto de conexão entre redes locais (LANs) e redes externas, como a internet. Sua função principal é encaminhar pacotes de dados entre essas redes, garantindo que a informação alcance seu destino da maneira mais eficiente possível. Ele estabelece a rota mais eficaz para cada pacote com base nas informações contidas nos cabeçalhos dos pacotes.
Como Funciona um Roteador
Os roteadores operam na Camada 3 (Camada de Rede) do modelo OSI (Open Systems Interconnection). Eles recebem e enviam dados na rede usando pacotes que contêm vários tipos de dados, como arquivos e comunicações. Cada pacote de dados possui várias camadas ou seções, uma das quais contém informações de identificação, como o remetente, o tipo de dados, o tamanho e, mais importante, o endereço IP de destino (Protocolo de Internet). O roteador lê essa camada, prioriza os dados e escolhe a melhor rota para cada transmissão.
Os roteadores usam algoritmos para calcular a melhor rota para cada pacote de dados com base em várias métricas, como largura de banda, atraso, confiabilidade da rota, custo da rota, ou caminho mais curto. Este processo é conhecido como determinação de rotas.
O que é Roteamento?
Roteamento em redes refere-se ao processo de seleção de caminhos em uma ou mais redes. Pode ser aplicado a diversos tipos de redes, desde telefônicas até redes de transporte público. Em redes de comutação de pacotes, como a internet, o roteamento determina os caminhos para os pacotes IP viajarem de sua origem até seu destino, sendo essa tomada de decisão executada por dispositivos especializados chamados roteadores.
Na figura abaixo, considere um pacote de dados indo do computador A ao computador B, passando pelas redes 1, 3 e 5 ou 2 e 4. O roteador toma decisões constantes sobre qual caminho seguir, levando em conta não apenas a distância, mas também a eficiência do encaminhamento.
Os roteadores utilizam tabelas de roteamento internas para decidir como rotear pacotes pela rede. Essas tabelas, semelhantes aos horários de trens para passageiros, registram os caminhos que os pacotes devem seguir para atingir seus destinos. Quando um roteador recebe um pacote, ele analisa os cabeçalhos para identificar o destino e, com base nas informações da tabela de roteamento, decide para onde encaminhar o pacote.
Tabelas de Roteamento
As tabelas de roteamento são estruturas de dados fundamentais em um roteador que armazenam informações sobre rotas de rede disponíveis. Elas são usadas pelos roteadores para determinar o caminho mais eficiente para encaminhar um pacote de dados para seu destino.
Existem dois tipos principais de tabelas de roteamento:
Tabelas de Roteamento Estáticas
As Tabelas de Roteamento Estáticas são configuradas manualmente pelos administradores da rede. Elas contêm rotas predefinidas para destinos específicos que permanecem constantes, a menos que sejam alteradas explicitamente pelo administrador da rede. Este tipo de tabela de roteamento é ideal para redes de menor escala, onde as rotas são relativamente estáveis e não mudam frequentemente.
As principais vantagens das Tabelas de Roteamento Estáticas incluem segurança aprimorada e menor consumo de recursos do roteador, uma vez que não é necessário que o roteador aprenda e calcule rotas dinamicamente. No entanto, elas não são escaláveis para redes de grande escala e não têm a capacidade de se adaptar automaticamente às mudanças na topologia da rede.
Tabelas de Roteamento Dinâmicas
As Tabelas de Roteamento Dinâmicas, por outro lado, são atualizadas automaticamente através de protocolos de roteamento. Elas são mais adequadas para redes de grande escala e complexas, onde as rotas podem mudar dinamicamente. Protocolos de roteamento, como o Open Shortest Path First (OSPF) e o Border Gateway Protocol (BGP), são utilizados para trocar informações de roteamento entre roteadores e atualizar as Tabelas de Roteamento Dinâmicas.
As Tabelas de Roteamento Dinâmicas têm a capacidade de se adaptar às mudanças na topologia da rede, proporcionando maior resiliência em caso de falhas de rede ou alterações de caminho. No entanto, elas consomem mais recursos do roteador devido à necessidade de aprender e calcular rotas dinamicamente.
Protocolos de Roteamento
Os protocolos de roteamento são conjuntos de regras usados pelos roteadores para determinar o caminho mais eficiente para encaminhar pacotes através de uma rede. Eles são essenciais para a operação de redes de grande escala, pois permitem que os roteadores se comuniquem entre si e troquem informações sobre a topologia da rede. Conheça alguns protocolos de roteamento comuns:
OSPF (Open Shortest Path First): O OSPF é um protocolo de roteamento interno (IGP) baseado em estado de link. Ele usa o algoritmo de Dijkstra para calcular a rota mais curta para cada pacote de dados. Em uma rede OSPF, cada roteador mantém uma visão completa da topologia da rede e usa essa informação para calcular independentemente as melhores rotas. O OSPF é escalável e suporta VLSM (Variable Length Subnet Masking), tornando-o adequado para redes de grande e médio porte.
BGP (Border Gateway Protocol): O BGP é um protocolo de roteamento externo (EGP) usado para roteamento entre sistemas autônomos na internet. Ao contrário do OSPF, o BGP não usa métricas para selecionar caminhos, mas faz decisões de roteamento baseadas em caminhos, políticas de rede e regras de roteamento. O BGP é o protocolo de roteamento predominante na Internet e é fundamental para a sua operação.
IP (Protocolo da Internet): O IP é um protocolo que especifica a origem e o destino de cada pacote de dados, sendo inspecionado pelos roteadores para encaminhamento. Ele é responsável pela entrega de pacotes de dados da fonte ao destino.
RIP (Routing Information Protocol): O RIP é um protocolo de roteamento interno que utiliza a “contagem de saltos” para encontrar o caminho mais curto entre redes. Ele é mais adequado para redes menores devido à sua métrica máxima de 15 saltos.
EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): O EIGRP é um protocolo de roteamento proprietário da Cisco que considera várias métricas para calcular a melhor rota. Ele é um protocolo avançado que oferece recursos superiores de roteamento e é amplamente utilizado em redes que utilizam hardware da Cisco.
IS-IS (Intermediate System to Intermediate System): O IS-IS é um protocolo de roteamento baseado em estado de link semelhante ao OSPF, mas é usado principalmente em redes de backbone. Ele é capaz de lidar com grandes redes e oferece excelente escalabilidade.
Tradução de Endereços de Rede (NAT)
Os roteadores frequentemente executam a função de Tradução de Endereços de Rede (NAT). Esta função permite que múltiplos dispositivos compartilhem um único endereço IP externo, otimizando assim a utilização de endereços IP.
A Tradução de Endereços de Rede opera modificando as informações de endereço IP contidas nos cabeçalhos dos pacotes à medida que passam pelo roteador. O roteador mantém uma tabela de tradução que mapeia os endereços IP privados dos dispositivos na rede local (LAN) para o endereço IP público e vice-versa.
Este processo permite que múltiplos dispositivos na LAN acessem a Internet usando um único endereço IP público, preservando assim os endereços IP públicos limitados. Além disso, a NAT adiciona uma camada de segurança, pois os endereços IP internos não são diretamente visíveis na Internet.
Firewall
Alguns roteadores vêm equipados com recursos de firewall integrados para assegurar a rede contra acessos não autorizados e ataques mal-intencionados.
O firewall em um roteador funciona inspecionando os pacotes de dados que passam por ele e tomando decisões com base nas regras de segurança previamente configuradas. Se um pacote de dados corresponder a uma regra de segurança que indica que ele deve ser bloqueado, o firewall impedirá que esse pacote atravesse a rede.
Esta funcionalidade é essencial para manter a integridade e a segurança dos dados na rede. Além disso, o firewall pode ser configurado para permitir ou negar tráfego de rede com base em critérios específicos, como endereços IP, portas de rede ou protocolos específicos, proporcionando um controle granular sobre o tráfego de rede.
Gerenciamento de Tráfego de Rede (QoS)
O roteador possui a capacidade de gerenciar a priorização do tráfego de rede (QoS – Quality of Service). Esta funcionalidade assegura uma distribuição eficiente de largura de banda entre diferentes tipos de aplicações e serviços.
Ao priorizar certos tipos de tráfego, como streaming de vídeo ou chamadas VoIP, sobre outros tipos de tráfego menos sensíveis à latência, o QoS pode melhorar significativamente a experiência do usuário. Isso é especialmente útil em redes congestionadas, onde a largura de banda é limitada e precisa ser alocada de maneira eficiente.
Além disso, o QoS pode ser configurado para garantir que aplicações e serviços críticos tenham a largura de banda necessária para funcionar corretamente, mesmo em momentos de alta demanda na rede.
