Convergência de Redes: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF

Explicação sobre o conceito de convergência em redes de computadores e como diferentes protocolos de roteamento a implementam.

Rede Roteada

• Caminho simples e
• Sem loop

Convergência de Rede

Todas as tabelas de roteamento estão sincronizadas e cada uma contém uma rota utilizável para todos os destinos conhecidos.

Tempo de Convergência

Tempo necessário para que todos os roteadores em uma rede concordem com a topologia atual. Depende de:

• Tamanho da rede
• Protocolo de roteamento
• Timers configuráveis

Timers default dependem do fabricante.

A topologia de rede deve estar estabilizada antes de novos cálculos de rota.

Uma rede não converge mais rapidamente do que a duração do timer de holddown.

Exemplo: um roteador executa OSPF com um atraso incorporado (tempo de espera antes de recalcular).

O atraso serve para recalcular diversas alterações ao mesmo tempo, reduzindo o overhead de CPU.

Rota em flapping: rota que oscila rapidamente entre os estados "down" e "up".

Métodos de Detecção de Falha

Protocolos de roteamento utilizam timers para evitar loops durante a transição de enlace.

• Exemplo: se uma rota do tipo distance vector é suspeita, ela é colocada em holddown (expira após um tempo, com exceção para uma métrica melhor).

Um enlace é considerado "down" quando:

• Não recebe 3 mensagens Hello ou atualizações.
• A camada física ou de enlace (NIC ou LAN) não recebe 3 mensagens keepalive consecutivas.

A convergência é impactada pelo tempo e por:

• Tamanho da rede
• Eficiência do algoritmo de roteamento
• Como as informações de falha são propagadas (irradiadas)

Convergência RIP

Sequência de eventos típica:

• Falha detectada – envia flash update (rota envenenada, métrica 16).
• Expurga a entrada para o enlace em estado down conectado diretamente em sua tabela.
• Marca as rotas aprendidas via esse enlace como inacessíveis (métrica 16).
• Envia atualizações (flash updates) para vizinhos RIPv1 (broadcast) e RIPv2 (multicast) anunciando a falha.
• Utiliza Split Horizon com Poison Reverse para anunciar a falha de volta ao vizinho de onde a rota foi aprendida.
• Aplica holddown para a rota com falha.
• Anúncios periódicos ou flash updates sobre a rota com métrica melhor são ignorados enquanto a rota está em holddown.
• Após o período de holddown, se uma nova rota válida for recebida, a tabela é atualizada.

Tempo de Atualização RIP

• Atualização RIP default: 30 segundos
• HOLDDOWN default: 180 segundos

Tempo de convergência total pode ser superior a 210s, dependendo do tempo de detecção, tempo de holddown e tempo de atualização.

Convergência IGRP

Sequência de eventos típica:

• Detecta falha de enlace entre os roteadores.
• Envia flash update com rota envenenada (métrica máxima).
• Expurga a entrada para o enlace com falha.
• Marca as rotas associadas a esse enlace como inacessíveis.
• Envia consulta (broadcast) para encontrar um caminho alternativo.
• Vizinhos respondem (podem enviar rota envenenada como antídoto).
• Se um caminho alternativo for encontrado, ele é instalado na tabela.
• Aplica holddown na rota com falha.
• Ignora atualizações sobre a rota com falha durante o holddown.
• Após o holddown, se uma nova rota válida for recebida, a tabela é atualizada.

Convergência EIGRP

Termos importantes:

• Tabela de Topologia: mantém cópia das tabelas de roteamento de seus vizinhos.
• Sucessor: a melhor rota selecionada para um destino.
• Sucessor Possível: uma rota alternativa válida para um destino.
• Distância Anunciada (AD): a métrica para um destino anunciada por um vizinho.
• Distância Factível (FD): a métrica total calculada pelo roteador para alcançar a rede de destino (AD do vizinho + custo até o vizinho).

Processo de convergência (DUAL):

• Detecta falha no enlace.
• Verifica se há um sucessor possível na tabela de topologia.
• Se um sucessor possível for encontrado, a rota é atualizada instantaneamente (convergência rápida).
• Se não encontrar um sucessor possível, a rota entra em estado Ativo.
• Envia consulta (query) para todas as interfaces (multicast) para encontrar um caminho alternativo.
• Vizinhos respondem às consultas (podem incluir a rota com falha com distância maior ou novos caminhos).
• Aceita o novo caminho com a melhor métrica encontrada.
• Cria ou atualiza a entrada na tabela de roteamento.
• Envia atualizações (reply) sobre a nova rota para os vizinhos que enviaram a consulta.
• Vizinhos confirmam (ACK) e, se necessário, enviam suas próprias atualizações.
• Atualizações são bidirecionais e sincronizadas (usando RTP).

Sequência de Eventos OSPF

Processo de convergência:

• Roteador detecta falha no enlace (ex: não recebe mensagens Hello dentro do Dead Interval).
• Exclui a rota associada ao enlace com falha.
• Cria um LSA (Link-State Advertisement) indicando a falha e o envia para suas interfaces.
• Outros roteadores na área copiam o LSA e o propagam (flood) para manter suas bases de dados de estado de enlace sincronizadas.
• Roteadores aguardam um tempo de atraso (SPF delay, default 5s) antes de executar o algoritmo SPF (Shortest Path First) usando a base de dados de estado de enlace atualizada.
• O algoritmo SPF recalcula as rotas para todos os destinos.
• A tabela de roteamento é atualizada com as novas rotas.
• A falha é detectada quando o roteador não recebe mensagens Hello de um vizinho dentro do intervalo morto (Dead Interval, default 40s).