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Processo de decisão de encaminhamento de pacotes
Agora que o roteador determinou o melhor caminho para um pacote com base na correspondência mais longa, ele deve determinar como encapsular o pacote e encaminhá-lo pela interface de saída correta.
A figura demonstra como um roteador primeiro determina o melhor caminho e, em seguida, encaminha o pacote.
As etapas a seguir descrevem o processo de encaminhamento de pacotes mostrado na figura:
- O quadro de enlace de dados com um pacote IP encapsulado chega à interface de ingresso.
- O roteador examina o endereço IP de destino no cabeçalho do pacote e consulta sua tabela de roteamento IP.
- O roteador encontra o prefixo correspondente mais longo na tabela de roteamento.
- O roteador encapsula o pacote em um quadro de enlace de dados e o encaminha pela interface de saída. O destino pode ser um dispositivo conectado à rede ou um roteador de próximo salto.
- No entanto, se não houver nenhuma entrada de rota correspondente, o pacote será descartado.
Clique em cada botão para obter uma descrição das três coisas que um roteador pode fazer com um pacote depois de determinar o melhor caminho.
Encaminhamento de pacote ponta a ponta
A principal responsabilidade da função de encaminhamento de pacote é encapsular os pacotes no tipo de quadro de enlace de dados apropriado para a interface de saída. Por exemplo, o formato do quadro de link de dados para um link serial pode ser protocolo ponto a ponto (PPP), protocolo de controle de link de dados de alto nível (HDLC) ou algum outro protocolo de camada 2.
Clique em cada botão e reproduza as animações do PC1 enviando um pacote para o PC2. Observe como o conteúdo e o formato do quadro do link de dados mudam a cada salto.
Na primeira animação, PC1 envia um pacote para PC2. Observe que se uma entrada ARP não existir na tabela ARP para o gateway padrão de 192.168.1.1, PC1 enviará uma solicitação ARP. O roteador R1 então retornaria uma resposta ARP.
R2 agora encaminha o pacote para R3. Como a interface de saída não é uma rede Ethernet, R2 não precisa resolver o endereço IPv4 do próximo salto com um endereço MAC de destino. Quando a interface é uma conexão serial ponto a ponto (P2P), o roteador encapsula o pacote IPv4 no formato de quadro de link de dados apropriado usado pela interface de saída (HDLC, PPP, etc.). Como não há endereços MAC nas interfaces seriais, R2 define o endereço de destino do link de dados como um equivalente a uma transmissão.
Mecanismos de encaminhamento de pacotes
Conforme mencionado anteriormente, a principal responsabilidade da função de encaminhamento de pacote é encapsular os pacotes no tipo de quadro de enlace de dados apropriado para a interface de saída. Quanto mais eficientemente um roteador puder executar essa tarefa, mais rápido os pacotes podem ser encaminhados pelo roteador. Os roteadores são compatíveis com os três mecanismos de encaminhamento de pacotes a seguir:
- Troca de processo
- Troca rápida
- Cisco Express Forwarding (CEF)
Suponha que haja um fluxo de tráfego que consiste em cinco pacotes. Todos estão indo para o mesmo destino. Clique em cada botão para obter mais informações sobre os mecanismos de encaminhamento de pacotes.
Um mecanismo de encaminhamento de pacotes mais antigo ainda disponível para roteadores Cisco. Quando um pacote chega a uma interface, ele é encaminhado ao plano de controle onde a CPU combina o endereço de destino com uma entrada em sua tabela de roteamento e, a seguir, determina a interface de saída e encaminha o pacote. É importante entender que o roteador faz isso para todos os pacotes, mesmo que o destino seja o mesmo para um fluxo de pacotes. Esse mecanismo de comutação de processo é muito lento e raramente é implementado em redes modernas. Compare isso com a comutação rápida.
CEF é o mecanismo de encaminhamento de pacotes Cisco IOS mais recente e padrão. Como a comutação rápida, o CEF constrói um Forwarding Information Base (FIB) e uma tabela de adjacência. No entanto, as entradas da tabela não são acionadas por pacote, como a comutação rápida, mas sim por alteração, como quando algo muda na topologia da rede. Portanto, quando uma rede convergiu, a FIB e as tabelas de adjacência contêm todas as informações que um roteador deve considerar ao encaminhar um pacote. O Cisco Express Forwarding é o mecanismo de encaminhamento mais rápido e o padrão em roteadores Cisco e switches multicamadas.
O CEF cria o FIB e as tabelas de adjacência após a convergência da rede. Todos os cinco pacotes são processados rapidamente no plano de dados.
Uma analogia comum usada para descrever esses três mecanismos diferentes de encaminhamento de pacotes é a seguinte:
- A troca de processos resolve um problema fazendo cálculos matemáticos, mesmo que seja o mesmo problema que acabou de ser resolvido.
- A troca rápida resolve um problema fazendo matemática extensa uma vez e lembrando a resposta para problemas idênticos subsequentes.
- O CEF resolve todos os problemas possíveis com antecedência em uma planilha.
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