Dia 5: Encaminhamento Estático, RIP e OSPF

No Dia 1 vimos os fundamentos das redes e no Dia 2 o modelo OSI e TCP/IP. Hoje mergulhamos no encaminhamento — o processo que permite que pacotes viajem entre sub-redes distintas. Vamos comparar encaminhamento estático vs dinâmico, explorar RIP (distance-vector) e OSPF (link-state), e ver configurações reais em Linux com FRR.

1. Introdução ao Encaminhamento

Encaminhamento (routing) é o processo de seleccionar o melhor caminho para encaminhar pacotes de rede desde a origem até ao destino. Quando dois hospedeiros estão na mesma sub-rede, a comunicação é directa via switch (Camada 2). Quando estão em sub-redes diferentes, um router (Camada 3) tem de decidir para onde enviar o pacote.

O router consulta a sua tabela de encaminhamento — uma estrutura de dados que associa cada rede de destino conhecida a uma interface de saída e/ou um próximo salto (next-hop). A tabela pode ser preenchida de duas formas:

• Manualmente — rotas estáticas configuradas pelo administrador;
• Automaticamente — rotas aprendidas via protocolos de encaminhamento dinâmico (RIP, OSPF, BGP).

A diferença fundamental é esta: rotas estáticas não se adaptam a falhas de rede, enquanto protocolos dinâmicos detectam alterações de topologia e recalculam caminhos automaticamente. O BGP (Border Gateway Protocol), definido na RFC 4271, é o protocolo de encaminhamento exterior que mantém a Internet unida — mas isso é matéria para outro dia.

1.1 Tabela de Encaminhamento

Cada entrada na tabela de encaminhamento contém pelo menos quatro campos: rede de destino, máscara, próximo salto e interface de saída. Em Linux, o comando ip route show mostra a tabela activa:

# Verificar a tabela de encaminhamento no Linux
ip route show

# Saída típica:
# default via 192.168.1.254 dev eth0    # rota padrão (gateway)
# 192.168.1.0/24 dev eth0 proto kernel  # rede local directamente ligada
# 10.0.2.0/24 via 192.168.1.1 dev eth0 # rota estática para sub-rede remota

A rota default é a rota de último recurso — para onde enviar pacotes cuja rede de destino não tem entrada específica na tabela. O Linux percorre a tabela da rota mais específica (máscara mais longa) para a menos específica — princípio conhecido como correspondência de prefixo mais longo.

2. Encaminhamento Estático

Encaminhamento estático significa que o administrador configura manualmente cada rota na tabela de encaminhamento. É simples, previsível e não consome recursos de CPU ou largura de banda com mensagens de protocolo. No entanto, não se adapta a falhas: se um link cai, a rota estática continua a apontar para um gateway inacessível até que alguém a corrija manualmente.

2.1 Quando Usar Encaminhamento Estático

• Redes pequenas com poucas sub-redes (2-3 routers);
• Rotas padrão (rota predefinida) em routers de borda;
• Ligações de backup para rotas dinâmicas (flutuantes);
• Ambientes onde a simplicidade e o controlo manual são prioritários.

2.2 Configuração em Linux

# Encaminhamento estático no Linux
ip route add 10.0.2.0/24 via 192.168.1.1
ip route add default via 192.168.1.254

# Verificar tabela de encaminhamento
ip route show

# Remover uma rota estática
ip route del 10.0.2.0/24 via 192.168.1.1

# Tornar a rota persistente (Debian/Ubuntu)
# Adicionar em /etc/network/interfaces:
#   up ip route add 10.0.2.0/24 via 192.168.1.1

As rotas adicionadas com ip route add são voláteis — desaparecem após reiniciar. Para persistência, usar ficheiros de configuração de rede (/etc/network/interfaces em Debian/Ubuntu ou netplan em Ubuntu moderno) ou um gestor como NetworkManager.

3. Protocolos Distance-Vector (RIP)

RIP (Routing Information Protocol) é o protocolo de encaminhamento interior mais antigo ainda em uso. Pertence à família distance-vector: cada router anuncia aos vizinhos a sua tabela de encaminhamento completa, indicando para cada rede de destino a distância (número de saltos). Os vizinhos convergem progressivamente para uma visão consistente da rede.

3.1 Como Funciona o RIP

O RIP métrica as rotas por contagem de saltos (hop count). Um salto = um router atravessado. A rota com menor número de saltos é preferida. O RIP envia actualizações periódicas (a cada 30 segundos por defeito) via UDP na porta 520. As versões modernas (RIPv2) suportam CIDR e autenticação.

O principal mecanismo de prevenção de ciclos é o horizonte dividido: um router não anuncia de volta uma rota pela interface onde a aprendeu. Outras técnicas incluem envenenamento de rota (anunciar redes inalcançáveis com métrica infinita) e temporizadores de espera (ignorar atualizações contraditórias durante um período).

3.2 RIPv1 vs RIPv2

4. Protocolos Link-State (OSPF)

OSPF (Open Shortest Path First) é o protocolo de encaminhamento interior (Interior Gateway Protocol) mais utilizado em redes empresariais. Definido na RFC 2328, pertence à família link-state: cada router constrói um mapa completo da topologia da rede e calcula independentemente o caminho mais curto usando o algoritmo Dijkstra (SPF — Shortest Path First).

4.1 Como Funciona o OSPF

Em vez de trocar tabelas completas como o RIP, cada router OSPF anuncia Link-State Advertisements (LSAs) que descrevem o estado das suas ligações. Todos os routers na mesma área recebem os LSAs e constroem uma Link-State Database (LSDB) idêntica. A partir da LSDB, cada router executa o algoritmo SPF para calcular a árvore de caminhos mais curtos até todas as redes de destino.

Vantagens sobre RIP:

• Sem limite de saltos — adequado para redes de qualquer dimensão;
• Convergência rápida — segundos, não minutos;
• Métrica flexível — baseada em largura de banda (cost), não apenas saltos;
• Suporte para áreas — segmentação que reduz sobrecarga de processamento;
• Equal-cost multi-path — balanceamento de carga em rotas com custo igual.

4.2 Conceitos-Chave do OSPF

• Router ID — identificador único de 32 bits de cada router OSPF (normalmente o IP mais alto ou configurado manualmente);
• Adjacência — ligação entre vizinhos OSPF após troca de LSAs. Nem todos os vizinhos formam adjacências (depende do tipo de rede);
• LSA (Link-State Advertisement) — unidade de dados que descreve o estado de um link;
• Cost — métrica OSPF baseada em largura de banda (cost = 100 Mbps / interface bandwidth);
• Designated Router (DR) — em redes multi-acesso, reduz o número de adjacências necessárias.

5. OSPF em Prática — Áreas e Configuração

5.1 Conceito de Áreas

A principal vantagem arquitectural do OSPF sobre protocolos mais antigos é o suporte para áreas. Uma área é um conjunto lógico de routers que partilham a mesma LSDB. A área 0 (espinha dorsal) é obrigatória e todas as outras áreas se devem ligar directamente a ela (fisicamente ou via virtual-link). A segmentação em áreas reduz:

• O tamanho da LSDB em cada router;
• A frequência de recálculo SPF (contido dentro da área);
• O tráfego de actualizações entre áreas (resumido pelo ABR).

Um ABR (Area Border Router) mantém LSDBs separadas para cada área a que está ligado e resume rotas entre áreas. Um ASBR (Autonomous System Boundary Router) redistribui rotas de outros protocolos (BGP, rotas estáticas) para dentro do OSPF.

5.2 Configuração em Linux com FRR

FRR (Free Range Routing) é o sucessor do Quagga e o daemon de encaminhamento mais usado em Linux. Suporta OSPF, BGP, RIP e outros protocolos. Para configurar OSPF:

# OSPF no Linux com FRR (Quagga successor)
# Instalar FRR
apt install frr frr-rtrlib

# Configurar OSPF
vtysh
configure terminal
router ospf
network 192.168.1.0/24 area 0
network 10.0.0.0/8 area 0
exit

# Verificar vizinhos OSPF
show ip ospf neighbor

# Verificar rotas OSPF
show ip ospf route

O comando network associa redes de interface a áreas OSPF. Todas as interfaces com IPs na faixa especificada participam no OSPF para essa área. Após a configuração, verificar o estado dos vizinhos com show ip ospf neighbor — o estado deve ser FULL quando a adjacência está formada.

6. Comparação RIP vs OSPF vs Estático

A escolha entre encaminhamento estático, RIP e OSPF depende da dimensão da rede, dos requisitos de convergência e da complexidade aceitável. A tabela seguinte resume as principais diferenças:

7. Erros Comuns e Lista de verificação

7.1 Erros Comuns

• Esquecer a rota padrão — sem rota predefinida, pacotes para redes desconhecidas são descartados;
• Misturar áreas OSPF sem espinha dorsal — todas as áreas devem ligar à área 0; sem isso, as rotas não convergem;
• Router ID duplicado — dois routers com o mesmo Router ID causam comportamento imprevisível no OSPF;
• Não verificar adjacências — assumir que os vizinhos OSPF estão em estado Full sem confirmar com show ip ospf neighbor;
• Usar RIP em redes grandes — o limite de 15 saltos e a convergência lenta tornam o RIP inadequado para redes com mais de 10 sub-redes;
• Rotas estáticas não persistentes — configurar com ip route add sem persistir em ficheiro de configuração.

7.2 Lista de Verificação

• [ ] ip route show lista todas as rotas esperadas;
• [ ] Rota padrão configurada e aponta para o gateway correcto;
• [ ] Rotas estáticas persistem após reiniciar;
• [ ] show ip ospf neighbor mostra vizinhos em estado Full;
• [ ] show ip ospf route lista rotas aprendidas via OSPF;
• [ ] Todos os routers OSPF na mesma área têm LSDB idêntica;
• [ ] Router IDs são únicos em todo o domínio OSPF;
• [ ] Conectividade fim-a-fim validada com ping e traceroute;
• [ ] Firewall permite tráfego OSPF (protocolo 89) e RIP (UDP 520).

No próximo dia, Dia 6: OSPF em Profundidade, vamos explorar em detalhe a selecção de DR/BDR, tipos de LSA, e estratégias de desenho de áreas para redes de média e grande dimensão.

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