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Roteadores

Autor: Kleper Gomes

ROTEAMENTO em Roteadores - CISCO

Para roteadores novos que acabaram de ser adquiridos é possível usar a interface de comandos interativos que é iniciada no primeiro boot do roteador. Trata-se de um assistente para que a configuração inicial seja feita de forma mais simples.

Porém uma configuração mais personalizada só é possível utilizando a CLI - interface por linha de comando dos roteadores. Este documento trás os conceitos básicos da estrutura de hardware e software de um roteador da Cisco e como interagir com esta interface de configuração, ativando seu funcionamento básico.

1.1 Software do Roteador

Para que o roteador interprete os comandos e faça as suas características básicas é necessário que exista um sistema que faça este controle; este sistema existe e chamase Cisco IOS (Internetwork Operating System), marca registrada da Cisco Systems. O IOS é um software que contém instruções que serão interpretadas pelo roteador a partir da CLI de interação com o usuário. O IOS também age como um gerenciador que controla as atividades internas do roteador.

Assim como sistemas operacionais de computadores, como o Windows 2000, Windows XP ou mesmo o Windows 95, o conteúdo do Cisco IOS não pode ser modificado pelo cliente que o adquire. Na realidade o cliente passa parâmetros de configuração para personalizá-lo de acordo com suas necessidades.

Os sistemas operacionais de computadores são formados de diversos arquivos, como arquivos SYS, EXE, DLL e etc. No caso do IOS isso não é verdade, ou seja, ele é um único arquivo. Dependendo da versão a imagem do software IOS, ele pode variar entre 3Mb até 10Mb de tamanho físico. Outros dispositivos de conectividade menos sofisticados da Cisco usam uma outra forma de gerenciamento no lugar do IOS, como por exemplo, os Hubs.

Entre correções e atualizações de códigos do IOS podem estar novos recursos e funções; para saber mais sobre o processo de atualização de código, sobre recursos adicionados em um determinado nível de revisão IOS e sobre outras terminologias, acesse a documentação contida no site da Cisco (Boletim de Produto Cisco) que descreve o processo de lançamento do IOS. Atualmente ele se encontra na versão 12.1.1.

Documentação sobre o controle de versões do IOS: http://www.cisco.com/warp/public/c/pd/iosw/iore/prodlit/537_pp.htm

1.2 Hardware do Roteador

A Cisco produz vários tipos de roteadores. Embora estes produtos possuam diferenças consideráveis quanto ao seu poder de processamento e quanto ao número de interfaces que suportam, eles utilizam um conjunto básico de hardware. A Figura 1 abaixo, mostra um esquema genérico que destaca os componentes básicos de um roteador. Embora a CPU, a quantidade de RAM e ROM, a quantidade e os tipos de porta de I/O possam ser diferentes de produto para produto, cada roteador possui os componentes referenciados na figura.

Figura 1 - Componentes básicos do hardware

A CPU ou microprocessador é responsável pela execução das instruções que ativam o roteador. O poder de processamento da CPU está relacionado de forma direta com a capacidade de processamento do roteador.

A ROM é uma memória actínias para leitura e contém códigos que realizam diagnósticos de inicialização do roteador semelhante ao POST, (power on self- test) realizado por muitos PCs. Além disso, um programa bootstrap é utilizado para carregar o sistema operacional (OS).

• Memória Flash

Trata-se de um tipo de ROM reprogramável. Esta memória pode ser utilizada para armazenar várias imagens de OS e micro-códigos do roteador. Esta função é útil para testar novas imagens. Ela também pode ser utilizada para efetuar a transferência de uma imagem de OS para outro roteador através do TFTP (trival file transfer protocol).

A RAM é utilizada para armazenar as tabelas de roteamento, buffer de pacotes. Também é utilizada para enfileirar pacotes quando os mesmos não podem ser enviados para a saída devido ao grande volume de tráfego roteado para uma interface em comum. Além disto, provê espaço para armazenamento de informações sobre endereços ARP de forma a reduzir o tráfego na rede e melhorar a capacidade de transmissão para LANs conectadas ao roteador. Quando o roteador é desligado, perdem-se todas as informações armazenadas na RAM.

A NVRAM (Nonvolatile RAM) ao contrário da RAM, não perde seu conteúdo quando o roteador é desligado. A NVRAM possui um backup da configuração do roteador. Desta forma, o roteador pode retornar à operação sem a necessidade de ser reconfigurado. O uso da NVRAM elimina a necessidade de ter disco rígido ou unidade de disquete em um roteador.

• Portas de I/O e MSC (Media-Specific Converters)

As portas de entrada/saída ( I/O ) representam as conexões pelas quais os pacotes entram e saem do roteador. Cada porta de entrada/saída ( I/O ) é conectada a um conversor de mídia específico (media-specific converter - MSC), que fornece a interface física para um tipo específico de meio como uma LAN Ethernet ou Token Ring ou a uma WAN RS-232 ou V.35. Os dados são recebidos através de uma LAN; os cabeçalhos da camada 2 são removidos e os pacotes são enviados para a RAM. Quando estas ações acontecem, a CPU examina as tabelas de rotas para determinar a porta de saída dos pacotes e o formato no qual os mesmos devem ser encapsulados.

Este processo é chamado de process switching, no qual cada pacote deve ser processado pela CPU que consulta as tabelas de rota e determina para onde enviar os pacotes. Os roteadores Cisco possuem outro processo chamado de fast switching. Nesta forma de processo, o roteador mantém um cache na memória com informações sobre o destino dos pacotes IP e a próxima interface.

O roteador constrói este cache salvando as informações previamente obtidas da tabela de roteamento. O primeiro pacote para um destino específico executa um processamento da CPU para consultar as tabelas de rota. Uma vez que esta informação é obtida a mesma é inserida no cache do fast switching. Desta forma, as tabelas de roteamento não são consultadas quando um novo pacote é enviado para o mesmo destino. O roteador pode, então, enviar os pacotes de forma mais rápida e conseqüentemente reduzir a carga de processamento da CPU. Vale ressaltar que existem algumas variações quanto à forma de processamento em alguns equipamentos.

Existe outra forma de cache chamada de netflow switching, onde, além de armazenar o IP de destino, armazena-se o IP de origem e as portas TCP e UDP. Este recurso está disponível somente em roteadores de maior capacidade como os da família 7000.

1.3 Processo de Inicialização do Roteador

Quando você liga o roteador, algumas rotinas de inicialização são executadas (veja a figura 2 a seguir).

Inicialmente, o roteador executa o POST (power-on self-test). Durante este processo, ele executa diagnósticos a partir da ROM para verificar as operações básicas da CPU, a memória e as interfaces. Após a verificação das funções do hardware, no estado seguinte, o roteador realiza a inicialização do software.

Após o POST, o roteador procura o registro de configuração para determinar onde está localizada a imagem do IOS. Se o roteador não encontrar uma imagem válida do sistema ou se a seqüência de boot for interrompida, o sistema entra no modo ROM monitor; caso contrário, o mesmo procura na NVRAM (RAM não volátil) o indicador da localização da imagem que pode estar:

• na ROM; • em um servidor TFTP;

• na memória flash (a maioria das vezes se encontra aqui);

Uma vez que a imagem do IOS seja encontrada e carregada, passa-se para a próxima fase, que consiste em localizar e carregar o arquivo de configuração.

Este arquivo possui todas as informações de configuração especificadas para o roteador em questão. O arquivo de configuração é armazenado na NVRAM, mas você pode configurar o roteador para carregá-lo a partir de um servidor TFTP. Caso não seja encontrado um arquivo de configuração o roteador entra no modo de setup.

Após completar o processo de inicialização, o roteador começa a operar. A partir deste ponto você pode construir novos parâmetros de configuração ou alterar os existentes.

Figura 2 - Fluxo do processo de inicialização do roteador

Após a inicialização, tanto a imagem do IOS quanto o arquivo de configuração são armazemados na RAM, sendo que a imagem do IOS é armazenado nos endereços baixos e o arquivo de inicialização no endereço alto, conforme ilustrado na Figura 3.

Figura 3 - IOS e arquivo de configuração na RAM 1.4 Iniciando a Configuração

Para iniciar esta configuração e ter acesso ao roteador é necessário usar a porta de console (figura 4) disponível no roteador. Para isso você usará um cabo de console (figura 5) o qual será ligado na porta serial do seu microcomputador e na porta de console do roteador. Porém a porta serial do computador precisa de um conversor, o qual terá um conector DB-9 ou DB-25 na ponta, conforme a figura 5.

Figura 4 – Ligação da porta de console

Para fazer a configuração inicial do roteador deverá ser utilizado o programa de emulação de terminal “Hyper Terminal” disponível nos Windows 9x, Me, NT, 2000 e XP. A configuração do programa usa geralmente os seguintes parâmetros:

• Velocidade = 9600bps • Bits de dados = 8

• Paridade = nenhuma

• Bit de parada = 1

• Sem controle de fluxo

Para alguns modelos de roteadores é necessário verificar se o programa de emulação está usando o modo VT100 e não o modo “auto-sense”; caso contrário, não funcionará.

Cabo de Console RJ-45-para-RJ-45

Adaptador

Adaptador RJ-45-para-DB-9

Figura 5 – Cabo de Console e adaptadores

Estando com o Hyper Terminal devidamente configurado, ligue o roteador pela primeira vez, então ele executará o POST e como não será detectada uma configuração válida, o IOS inicia um diálogo interativo chamado System Configuration Dialog, no qual será mostrado na tela do Hyper Terminal que você está usando para acessar a console.

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