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🌐 Roteamento IP

Conectando Redes ao Redor do Mundo

Aula Prática
Como os roteadores direcionam pacotes entre redes diferentes
O coração da comunicação na Internet

👨‍🏫 Autor da Apresentação

César Azevedo
📧 cesar.augusto@ifrn.edu.br

📋 Tópicos da Aula

🌟 Fundamentos

O que é Roteamento
Função do Roteador
Roteador vs Switch
Análise de pacotes IP

📊 Tabela de Roteamento

Estrutura e função
Rotas diretas e remotas
Distância Administrativa
Tomada de decisão

🔀 Tipos de Roteamento

Roteamento Estático
Roteamento Dinâmico
Roteamento Híbrido
Algoritmos de roteamento

📡 Protocolos

RIP (Router Information Protocol)
OSPF (Open Shortest Path First)
BGP (Border Gateway Protocol)
Comparação entre protocolos

🎯 Objetivo Final

Compreender como funciona o roteamento de pacotes
e como os roteadores conectam redes em todo o mundo

🧠 + Quiz Interativo

Teste seus conhecimentos com 5 questões práticas!

🤔 O que é Roteamento?

Roteamento é o processo de encaminhar pacotes de dados
de uma rede de origem para uma rede de destino diferente

💡 Analogia do Sistema Postal:

Roteamento é como o serviço de correios:
• Você envia uma carta (pacote de dados)
• O correio lê o endereço (IP de destino)
• Passa por várias agências (roteadores)
• Cada agência decide o melhor caminho
• Finalmente chega ao destino correto

🎯 O que o Roteador faz:

Recebe pacotes de uma rede
Analisa o endereço IP de destino
Consulta a tabela de roteamento
Decide o melhor caminho
Encaminha para o próximo roteador

❌ O que o Roteador NÃO faz:

NÃO encaminha dentro da mesma rede
NÃO modifica o conteúdo dos dados
NÃO armazena pacotes por muito tempo
Essa é tarefa do switch
Rede A → [Roteador 1] → [Roteador 2] → [Roteador 3] → Rede B
Cada roteador decide o próximo salto (hop)

⚖️ Roteador vs Switch

🌐 ROTEADOR

Conecta redes diferentes
Trabalha na Camada 3 (Rede)
Usa endereços IP
Toma decisões inteligentes
Conecta você à Internet
Tem tabela de roteamento
Exemplo: 192.168.1.1

🔀 SWITCH

Conecta dispositivos na mesma rede
Trabalha na Camada 2 (Enlace)
Usa endereços MAC
Encaminhamento simples
Conecta PCs localmente
Tem tabela MAC
Exemplo: 00:1A:2B:3C:4D:5E

🏢 Analogia da Empresa:

Switch = Telefone interno da empresa
→ Conecta funcionários dentro do escritório
→ Comunicação rápida e direta

Roteador = Telefone externo/portaria
→ Conecta a empresa com o mundo exterior
→ Decide para onde enviar as ligações

Estrutura Típica:
Internet → [ROTEADOR] → [SWITCH] → Computadores
(Mundo) (Fronteira) (Local) (Usuários)

⚙️ Como o Roteador Funciona

Passo 1: Recebe um pacote IP de uma interface
Passo 2: Lê o cabeçalho IP e identifica o endereço de destino
Passo 3: Consulta a tabela de roteamento
Passo 4: Determina a melhor rota (ou próximo roteador)
Passo 5: Encaminha o pacote pela interface apropriada

📦 Análise do Cabeçalho IP:

IP de Origem: 192.168.1.10
IP de Destino: 200.150.100.50
Protocolo: TCP
Porta de Destino: 80 (HTTP)

→ O roteador foca no IP de DESTINO
→ Procura na tabela de roteamento
→ Encontra a melhor rota
→ Encaminha o pacote

⚡ Velocidade de Processamento

Roteadores modernos processam milhões de pacotes por segundo!
Tudo isso acontece em milissegundos

📊 Tabela de Roteamento

📋 O que é a Tabela de Roteamento?

É um banco de dados que armazena todas as rotas conhecidas
pelo roteador para alcançar diferentes redes

📝 Informações na Tabela:

Rede de Destino
Máscara de Sub-rede
Gateway (Próximo Salto)
Interface de Saída
Métrica (Custo)
Origem da Rota
Exemplo de Tabela de Roteamento:
Destino Máscara Gateway Interface Métrica
0.0.0.0 0.0.0.0 200.1.1.1 eth0 1
192.168.1.0 255.255.255.0 Diretamente eth1 0
192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.254 eth1 1
10.0.0.0 255.0.0.0 200.1.1.2 eth0 2

✅ Rotas Diretas:

Redes conectadas diretamente
Aprendidas automaticamente
Métrica = 0
Mais confiáveis

🌐 Rotas Remotas:

Redes não conectadas diretamente
Aprendidas por protocolos
Métrica variável
Precisam de configuração
0.0.0.0/0 = Rota Padrão (Default Route)
"Se não souber para onde enviar, use esta rota"

🔀 Tipos de Roteamento

⚙️ Estático

Configurado manualmente
Não muda automaticamente
Mais controle
Menos recursos
Uso: Redes pequenas

🤖 Dinâmico

Aprendido automaticamente
Se adapta a mudanças
Usa protocolos
Mais recursos
Uso: Redes grandes

🔗 Híbrido

Combina ambos
Flexível
Melhor dos dois mundos
Mais complexo
Uso: Empresas

📍 Roteamento Estático - Exemplo:

# Comando para criar rota estática
ip route 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.254

Traduzindo:
"Para alcançar a rede 192.168.2.0,
envie os pacotes para o gateway 192.168.1.254"

✅ Vantagens - Estático:

Mais seguro
Menos recursos do roteador
Previsível
Sem overhead de protocolo

✅ Vantagens - Dinâmico:

Adaptável a falhas
Escalável
Menos trabalho manual
Otimiza rotas automaticamente

💡 Quando usar cada tipo?

Estático: Pequenas empresas, conexões específicas
Dinâmico: ISPs, grandes empresas, redes complexas
Híbrido: Mix de rotas críticas estáticas + resto dinâmico

🎯 Distância Administrativa (AD)

🤔 O que é Distância Administrativa?

É um valor de confiabilidade atribuído a cada rota
Quanto menor o valor, mais confiável é a rota

💡 Analogia da Fonte de Informação:

Imagine que você quer saber notícias:
• AD 0: Você viu com seus próprios olhos (Interface Conectada)
• AD 1: Seu melhor amigo contou (Rota Estática)
• AD 90: Leu em um blog qualquer (OSPF)
• AD 120: Ouviu de um conhecido (RIP)

Você confia mais no que vê do que no que ouve, certo?

📊 Escala de Distância Administrativa:

Origem da Rota AD Confiabilidade
Interface Conectada 0 Máxima ⭐⭐⭐
Rota Estática 1 Muito Alta ⭐⭐⭐
EIGRP 90 Alta ⭐⭐
OSPF 110 Boa ⭐⭐
RIP 120 Média ⭐
Desconhecida/Externa 255 Não confiável ❌
Regra de Ouro:
Se houver 2 rotas para o mesmo destino,
o roteador escolhe a rota com MENOR AD

🧮 Algoritmos de Roteamento

📏 Vetor-Distância

Foca na distância (saltos)
Envia updates periodicamente
Compartilha com vizinhos
Mais simples
Converge mais devagar
Exemplo: RIP
Métrica: Número de saltos

🗺️ Estado de Enlace

Conhece toda a topologia
Updates só quando há mudanças
Compartilha com todos
Mais complexo
Converge mais rápido
Exemplo: OSPF
Métrica: Custo (largura de banda)

🗣️ Vetor-Distância - Como funciona:

Roteador A
"Conheço 5 redes"
→
Vizinhos
Recebem info
→
Atualizam
suas tabelas
→
Repetem
a cada 30s

É como fofoca: cada um conta o que sabe para o vizinho!

🗺️ Estado de Enlace - Como funciona:

Descobre
vizinhos
→
Cria mapa
completo
→
Calcula
melhores rotas
→
Só atualiza
se mudar

É como ter um GPS: conhece todo o mapa da cidade!

⚡ Velocidade de Convergência

Estado de Enlace: Segundos
Vetor-Distância: Minutos

🔵 RIP - Router Information Protocol

📝 Características Principais:

Tipo: Vetor-Distância
Métrica: Número de saltos (hops)
Máximo: 15 saltos (16 = infinito/inalcançável)
Updates: A cada 30 segundos
Porta: UDP 520
AD: 120

✅ Vantagens:

Muito simples de configurar
Baixo consumo de CPU
Funciona em qualquer roteador
Ideal para redes pequenas
Padrão aberto (RFC 2453)

❌ Desvantagens:

Limitado a 15 saltos
Convergência lenta (minutos)
Muito tráfego de updates
Não considera largura de banda
Não escala bem

🎯 Exemplo de Métrica RIP:

Roteador A → Roteador B → Roteador C → Rede Destino
(1 salto) (2 saltos) (3 saltos)

Custo total: 3 saltos
RIP escolhe o caminho com MENOS saltos

💡 Quando usar RIP?

Redes pequenas (até 15 roteadores)
Ambiente simples e homogêneo
Quando a simplicidade é prioridade
Laboratórios e testes
Configuração Básica RIP:
router rip
version 2
network 192.168.1.0
network 192.168.2.0
no auto-summary

🟢 OSPF - Open Shortest Path First

📝 Características Principais:

Tipo: Estado de Enlace
Métrica: Custo (baseado em largura de banda)
Máximo: Sem limite de saltos
Updates: Apenas quando há mudanças
Protocolo: IP 89
AD: 110

✅ Vantagens:

Convergência rápida (segundos)
Escala para redes grandes
Suporta VLSM e CIDR
Hierárquico (áreas)
Eficiente em largura de banda
Considera velocidade dos links

❌ Desvantagens:

Configuração mais complexa
Maior uso de CPU e memória
Requer planejamento cuidadoso
Curva de aprendizado maior

🎯 Cálculo de Custo OSPF:

Fórmula: Custo = 100,000,000 / Largura de Banda (bps)

Exemplos:
• Ethernet 10 Mbps: Custo = 10
• Fast Ethernet 100 Mbps: Custo = 1
• Gigabit Ethernet 1000 Mbps: Custo = 1

OSPF escolhe o caminho com MENOR custo total

🏢 Conceito de Áreas OSPF:

Área 0 (Backbone): Área central obrigatória
Áreas Normais: Conectadas à Área 0
Benefício: Reduz tráfego e tabelas de roteamento
Configuração Básica OSPF:
router ospf 1
network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
network 192.168.2.0 0.0.0.255 area 0

🔴 BGP - Border Gateway Protocol

📝 Características Principais:

Tipo: Path Vector (Vetor de Caminho)
Uso: Roteamento entre Sistemas Autônomos (AS)
Escopo: Internet global
Porta: TCP 179
AD: 20 (eBGP) / 200 (iBGP)
Apelido: "Protocolo da Internet"
BGP é o protocolo que mantém a Internet funcionando!
Todos os grandes provedores (ISPs) usam BGP

🌐 Sistema Autônomo (AS):

Conjunto de redes sob uma administração
Identificado por um número (ASN)
Exemplo: AS 64512 (empresa)
Google: AS 15169
Amazon: AS 16509

🎯 Como BGP decide rotas:

Não usa métrica simples
Considera políticas administrativas
Path AS mais curto
Preferências locais
Acordos comerciais

🌍 Analogia dos Países:

BGP é como relações internacionais:
• Cada país = Sistema Autônomo (AS)
• BGP = Acordos entre países
• Rotas = Tratados comerciais
• Políticas = Decisões governamentais

Um país pode escolher NÃO passar tráfego de outro país,
mesmo que seja o caminho mais curto!

⚠️ Quando usar BGP?

Provedores de Internet (ISPs)
Grandes empresas multinacionais
Conexões com múltiplos ISPs
Controle granular de rotas

⚖️ Comparação de Protocolos

Característica RIP OSPF BGP
Algoritmo Vetor-Distância Estado de Enlace Path Vector
Métrica Saltos (hops) Custo (largura de banda) Políticas + AS Path
Limite 15 saltos Sem limite Sem limite
Convergência Lenta (minutos) Rápida (segundos) Variável
Uso de CPU Baixo Médio/Alto Alto
Complexidade Simples Média Complexa
Escalabilidade Baixa Alta Muito Alta
AD 120 110 20 (eBGP)
Melhor Uso Redes pequenas Empresas médias/grandes ISPs / Internet

🎯 Regra de Ouro:

Escolha o protocolo baseado no tamanho e complexidade da sua rede

💡 Cenários Típicos:

Casa/Pequeno escritório
⬇️
Rota Estática
→
Rede empresarial
⬇️
RIP ou OSPF
→
Grande empresa
⬇️
OSPF
→
ISP/Internet
⬇️
BGP

🔧 Componentes Físicos do Roteador

🖥️ Hardware Principal:

CPU (Processador)

Processa pacotes
Executa protocolos de roteamento
Toma decisões

RAM (Memória Volátil)

Tabela de roteamento ativa
Cache de pacotes
Sistema operacional em execução

NVRAM (Memória Não-Volátil)

Configuração de inicialização
Não apaga ao desligar

Flash Memory

Sistema operacional (IOS)
Firmware do roteador
Atualizações

🔌 Interfaces de Rede

WAN: Conecta à Internet/redes externas
LAN: Conecta dispositivos locais
Serial: Conexões ponto-a-ponto
Ethernet: Conexões cabeadas

📡 Wi-Fi (Roteadores Modernos)

Antenas e chips wireless
2.4 GHz e 5 GHz
Wi-Fi 6 (802.11ax)

🏠 Roteador Doméstico vs Empresarial:

🏠 Doméstico:

Funções combinadas (roteador + switch + Wi-Fi)
Configuração simples via web
NAT embutido
Firewall básico

🏢 Empresarial:

Equipamento dedicado
CLI (linha de comando)
Alto desempenho
Recursos avançados

🌍 Casos Práticos de Roteamento

🏢 Caso 1: Pequena Empresa

Cenário: Empresa com 3 filiais
Solução: Roteamento Estático

• Matriz conectada às 3 filiais
• Rotas configuradas manualmente
• Simples e confiável
• Baixo custo de manutenção

🏭 Caso 2: Rede Corporativa

Cenário: Empresa com 50 filiais
Solução: OSPF

• Rede dividida em áreas
• Convergência rápida em caso de falhas
• Roteamento automático
• Otimização de caminhos

🌐 Caso 3: Provedor de Internet (ISP)

Cenário: ISP regional conectando clientes à Internet
Solução: BGP + OSPF

• BGP para conexões com outros ISPs
• OSPF para rede interna
• Redundância e balanceamento
• Controle de políticas de roteamento

🎯 Lições Aprendidas:

Não existe solução única para todos
Avalie tamanho e crescimento futuro
Considere recursos disponíveis (CPU, banda)
Pense em redundância e failover
Documente tudo!

🎯 Resumo Final

Roteamento = Conectar redes diferentes de forma inteligente

✅ Conceitos Fundamentais:

Roteador conecta redes diferentes
Tabela de roteamento é o "mapa"
Distância Administrativa = confiabilidade
3 tipos: Estático, Dinâmico, Híbrido
2 algoritmos: Vetor-Distância, Estado de Enlace

🎯 Principais Protocolos:

RIP: Simples, pequenas redes
OSPF: Empresas, escalável
BGP: Internet, ISPs
Cada um tem seu lugar!

🌐 O Grande Quadro:

O roteamento é o que permite a Internet funcionar!
Bilhões de dispositivos conectados graças a roteadores
que tomam milhões de decisões por segundo

📚 Para Continuar Aprendendo:

• Pratique com simuladores (Packet Tracer, GNS3)
• Configure roteadores reais
• Estude certificações (CCNA, CCNP)
• Experimente com VLANs e ACLs
• Acompanhe mudanças na Internet (BGP)

"A Internet é apenas um monte de roteadores
conversando entre si!"

🧠 Quiz - Teste seus conhecimentos!

📝 Questão 1

Qual é a principal diferença entre um roteador e um switch?

A) O roteador é mais rápido
B) O switch usa endereços IP
D) Não há diferença
d) O roteador conecta redes diferentes, o switch conecta dispositivos na mesma rede

📚 Referências Bibliográficas

📖 Fonte Principal:

Material Didático - Roteamento IP
Prof. César Azevedo - IFRN
Curso Técnico em Informática
Disciplina: Arquitetura de Redes de Computadores

📋 RFCs e Padrões:

RFC 2453 - RIP Version 2
RFC 2328 - OSPF Version 2
RFC 4271 - BGP-4
RFC 1058 - RIP Version 1

🛠️ Ferramentas:

Cisco Packet Tracer
GNS3 - Graphical Network Simulator
Wireshark

📖 Bibliografia Complementar:

Redes de Computadores - Andrew Tanenbaum
TCP/IP Illustrated - W. Richard Stevens
Routing TCP/IP - Jeff Doyle

🎥 Recursos Online:

Cisco Networking Academy
IANA - Internet Assigned Numbers
BGP Looking Glass servers

🎯 Objetivo Educacional

Facilitar o aprendizado de Roteamento IP através de
explicações didáticas, analogias do dia-a-dia e casos práticos