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Administração e Gerenciamento de Redes - SCE 238

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Redes de Computadores

Encapsulamento - ProtocolosIP - Internet Protocol


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Por que Protocolos ?

• Comunicação básica de hardware: transferência de bits.

• Software de rede– gerencia detalhes de comunicação baixo nível– permite comunicação entre aplicativos

• Protocolo: conjunto de regras (formato de dados e ações)

• Software de protocolo.


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Por que Protocolos em Camadas?

• “Dividir para conquistar”

• Facilitar projeto, implementação e teste de protocolos

• aumenta flexibilidade

• Famílias de protocolos: protocolos projetados e implementados em conjunto cooperativos (e com finalidades específicas)


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O Modelo ISO-OSI

• OSI: Open Systems Intercommunication

• ISO: International Organization for Standardization– Proposto em 1974– Sete camadas– Define as funções de cada camada– Não provê o software nem o hardware– Objetivo de estabelecer um padrão p/

fabricantes


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O modelo de Referência ISO em 7 camadas. Este modelo é uma ferramenta de auxílio no projeto de

protocolos em camadas


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1) Camada Física

• Transmissão de bit por um canal de comum.

• Domínio de Engenheiro elétrico– Voltagem, nro de pinos, tipo de cabo– interfaces elétrica, etc.


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2) Camada Data Link

• “Pega” a seqüência de bits e a transforma em uma linha livre de erros de transmissão par a camada de rede.– Mensagem “quebrada” em frames de dados.– Controle de erros– frame de acknowledgement: biggybacking– Janelas deslizantes: sliding windows


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a) Começo da transmissão; b) após o acknowledgement de 2 pacotes; c) Após aknowledgement de 9 pacotes.


9a) Fluxo Stop-and-go; b) fluxo com sliding windows


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3) Camada de Rede (Network)

• Como pacotes são roteados da fonte ao destino

• Fragmentação

• Remontagem

• ligação de redes heterogêneas.


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4) Camada de Transporte (Transport)

• Recebe dados da camada de sessão e os divide em unidades menores para a camada de rede.– multiplexação/demultiplexação

• Orientada à conexão (ponto a ponto)

• Controle de Fluxo (congestionamento)


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5) Camada de Sessão (Session)

• Sessão– login em um sistema remoto.– transferência de dados entre computadores

• Gerenciamento de token: evitar ambos os lados conversar simultaneamente

• Sincronização– quando cai a conexão, como retomá-la


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6) Camada de Apresentação(Presentation)

• Sintática e Semântica da informação

• Define padrão para transferência de dados entre máquinas de diferentes fabricantes– ordem de bits.. (big-endian/ little-endian)

• Compressão e criptografia de dados


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7) Camada Aplicativo (Application)

• Software aplicativo que usa serviços de rede– Cliente-Servidor, Banco de Dados, etc.– ftp, telnet, NFS, mail,DNS, etc.


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ISO-OSI TCP/IP

Física

Data Link

Rede

TransporteSessão

Apresentação

Aplicativo AplicativoAusentes

Transporte

Internet

Interface deRede


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As fronteiras do modelo TCP/IP

Aplicativo

Transporte

Internet

Interface deRede

Software fora do SO

Software dentro do SO

Somente IP usado

Endereço Físico Usado


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A camada de Rede - Internet

Roteador

Rede Física

Internet


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O modelo de camadas TCP/IP

Aplicativo

Transporte

IP

Int. de Rede

Aplicativo

Transporte

IP

Int. de Rede

IP

Int. de Rede

Host A Host B

Roteador

Rede Física A Rede Física B

MensagensIdênticas

PacotesIdênticos

DatagramasIdênticos

DatagramasIdênticos

FramesIdêndicos

FramesIdêndicos


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ENDEREÇAMENTO INTERNET

8 16 24 310

0

01

1 1 0

Classe A

Classe B

Classe C

netid

netid

netid

hostid

hostid

hostid


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NOTAÇÃO DECIMAL PONTILHADA

Faixa de Valores Decimais por Classe

Classe Endereço Mais Baixo Endereço Mais Alto

A 0.1.0.0 126.0.0.0

B 128.0.0.0 191.255.0.0

C 192.0.1.0 223.255.255.0

10000000 00001010 00000010 00011110

128.10.2.30


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Espaço de Endereçamento

Nro de redes e hosts por rede em cada uma das três classes primárias de endereços IP


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Exemplo de Endereçamento


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Hosts com múltiplos Endereços

IP: não identifica um computador Identifica uma conexão entre um computador e uma rede


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Endereços Especiais


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ARP: IP Endereço Físico

• Endereços IP: virtuais (software)

• Hardware não consegue localizar host utilizando o endereço IP

• ARP (Address Resolution Protocol)

• Resolução de Endereço: mapear endereço físico para endereço lógico


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Como fazer ?

1) Pesquisa em tabelas.


27

Como fazer ?2) Troca de Mensagens.


28

Formato da mensagem ARP


29

Enviando uma mensagem ARP

Mensagem ARP encapsulada dentro de um frame Ethernet


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IP - Protocolo Internet

• Sem Confiabilidade (Unreliable)

• Sem Conexão (connectionless)

• Maior Esforço (best-effort)


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O que o IP não Gerencia

• Duplicação de Datagramas

• Entrega com atraso e/ou fora de ordem

• Corrupção de dados

• Perda de datagramas


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Objetivos doProtocolo Internet

• Executa a função de roteamento.

• Define a unidade básica de endereçamento de dados (datagrama).

• Define um conjunto de regras para a entrega não-confiável de pacotes.


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Endereço IP e Tabela de Roteamento


34

Formato do Datagrama IP

vers hlen service type total lengthidentification fragment offsetflags

time to live protocol header checksumsource ip address

destination ip addressip option padding

data

0 4 8 16 31


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Conteúdo do datagrama 1

• Vers: versão do protocolo IP (=4)

• Hlen: Comprimento do Cabeçalho (em palavras de 32 bits)

• Total Length: tamanho total do datagrama– medido em Octetos – Tam. Max. 216 = 65536 bytes (octetos)


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• Tipo do Serviço (Service Type)

Precedência

0 1 2 3 4 5 6 7

D T R S/uso

• Precedência (0-7): importância de cada datagrama

• D: Baixo Delay

• T: Alto throughput

• R: Alta confiabilidade


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Encapsulamento de Datagramas

cabeçalhodatagrama

área de dados dodatagrama

cabeçalhoframe

área de dadosdo frame

Ethernet: 1500 octetosFDDI: 4470 octetos


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Fragmentação de Datagramas1

Host A

Rede 1

MTU = 1500

Host B

Rede 3

MTU = 1500

Rede 2

MTU = 620

Roteador 1 Roteador 2


39


40


• Identification– valor único gerado pelo emissor e identifica

cada fragmento do dadagrama

• Fragment Offset– especifica o offset do dado transportado

• Flags (3 bits) [2,1,0]– [0]: bit “não fragmenta” --- 0: SIM; 1: NÃO– 2: bit “mais fragmento”. 0: último; 1: meio !


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Fragmentação de Datagramas3

cabeçalhodatagrama

dado 1600 octetos

dado 2600 octetos

dado 3200

cabeçalhodatagrama

dado 1600 octetos

cabeçalhodatagrama

dado 2600 octetos

cabeçalhodatagrama

d 3200

Fragmento 1 (offset 0)




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Perda de Fragmentos

• Fragmentos podem se “atrasar”– Guarda os fragmentos em RAM por um período– Vencido o tempo, os fragmentos são

descartados

• Política do “Tudo ou Nada”


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• Time to Live (TTL)– quantos segundos um datagrama pode

permanecer em uma internet.

a) “setar” tempo máximo de “vida” na Internet.

b) tempo: ao passar por um roteador, decrementa contador

c) contador=0, roteador descarta datagrama.


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• Protocol– Especifica qual o protocolo da camada superior

gerou o dado transportado pelo IP: TCP, UDP

• Header Checksum– garante a integridade do dados do cabeçalho


45


• Endereços IP Source e Destination– Endereços IP do emissor e receptor,

respectivamente.

• Data: Dados– tamanho depende do que está sendo enviado.

• Padding – garante tamanho do header como múltiplo de

32


46


IP OPTION (Opcional)

• Strict Source Route

• Loose Source Route

• Record Route

• Timestamp

0

code length pointerfirst ip address

8 16 24 31

oflow flags28


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IP Option: campo code

Copy

0 1 2 3 4 5 6 7

Option Class Option Number

Copia ou não as opções p/ os fragmentos (0: não copia; 1: copia)

0: controle de Rede e datagrama2: Depuração e medições1,3: reservados para uso futuro


48

IP Option:Class e Option No


49

Gravar Rota: Record Route

0

code length pointerprimeiro end. IP

8 16 24

segundo end. IP

• lista vazia de IPs• Cada roteador adiciona seu IP à lista• length: compr. total do options (+ 3 octetos): fixo• Offset do próximo slot disponível


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Rota Frouxa: Loose RouteRota Rígida: Strict Route

0

Code(37) length pointerend. IP do primeiro hop

8 16 24

end. IP do segundo hop

• lista contém IPs de roteadores (hops)• Nro não fixo de hops (frouxa) / Nro fixo (rígida)• Testa desempenho de certas rotas


51

Opção Timestamp

• lista vazia de IPs• Cada roteador adiciona seu IP e o TimeStamp• TimeStamp: hora e data de manipulação• oflow: nro de roteadores incapazes de fornecer dados• Flags: (0: só timestamp - sem IP; 1: ambos)

0

Code(68) length pointerPrimeiro end. IP

8 16 24 31

oflow flags28

Primeiro Timestamp


52

Roteamento

• WANs

• Comutação de Pacotes (Packet Switching)

• Store and Forward

• Next -Hop Forwarding


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Criando uma WAN


54

Endereços Físicos em uma WAN


55

Next-Hop Forwarding (Switch 2)


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Abreviando


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58

Rotas Default


59

Roteamento Direto

Comunicação de A para B, por exemplo.


60

Roteamento Indireto

Comunicação de A para Esempre que os nros das redes origem e destino não coincidem


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Como Fazer

• Route add [ip_destino] [gateway] [metric]

• Adicionando informação de roteamento de A para C, em A.– route add 200.1.3.2 200.1.2.3 1

• Não é necessário.

• Basta configurar C como default gatewaydefault gateway !


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Default Gateway

• Endereço IP da máquina para a qual deve-se enviar todos os pacotes que não são destinados a um nó diretamente conectado a rede.


63

Roteamento Estático

• Rota pré-configurada que permanece sempre fixa (até ser manualmente alterada)

• Caso mais corriqueiro

• Automaticamente criada quando a interface é criada.


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Roteamento Dinâmico

• Utiliza protocolos que alteram a tabela

• IGP (Interior Gateway Protocol)

• EGP (Exterior Gateway Protocol)


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Algoritmo de Roteamento

RotearDatagrama(Datagrama, TabelaRoteamento

Extrair endereço Ip destino, D, do dtgr e computar prefixo de rede N;Se N coincide c/ qq endereço diretamente conectado entregue o dtgr p/ D sobre esta rede (resolva o endereço, encapsule dtgr e envie-o no frame)senão Se a tabela contém uma rota (por host) para D envie o dtgr p/ o next hop especificadosenão Se a tabela contém a rota p/ a rede N envie o dtgr p/ o next hop especificadosenão Se a tabela contém uma rota default envie o dtgr p/ o roteador defaultsenão declare um erro de roteamento !

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