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Prof. Sérgio [email protected]

IPIPRedes

2

Arquiteturas de Protocolos

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Físico

Arquitetura OSI

Aplicação

TransporteInter-rede

Sub-Rede

Arquitetura Internet

Físico

LLCMAC

Arquitetura IEEE

3

O Protocolo IP (Internet Protocol)

§ Realiza função deroteamento· Roteamento entre redes

§ Oferece um serviço dedatagrama· Protocolo sem conexão· Confiabilidade deve ser

fornecida pelas camadassuperiores

§ Fornece um endereçamentoindependente da estruturaou do endereçamento decada sub-rede

Aplicação

Transporte

Inter-rede

Sub-Rede

4

Endereços IPv4

§ São números de 32 bits.§ Um endereço IP identifica um

host em uma determinada redefísica

§ Endereçamento hierárquicocomposto de parte de rede eparte de host:· Troca de rede = troca de

endereço.Rede

A RedeB

Rede Host

End. IP na Rede A¹

End IP na Rede B

Parte comum a todas as

Estações em uma mesma rede

5

Endereços IP: Notação “de Ponto”

11010000 11110101 00011100 10100011

208 245 28 163

208.245.28.163

6

Endereços IP: Inicialmente com Classes

Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 40 7 15 23 31

netid hostid0Classe A

1 netid0 hostidClasse B

netid1 hostid1 0Classe C

Endereço Multicast1 1 1 0Classe D

Reservado para uso futuro1 1 1 1 0Classe E

7

Exemplo

11001000 00010010 10101011 00100101200 18 171 37IP A

11001000 00010010 10101011 10010100200 18 171 148IP B

• Determinação da Classe:

• Hosts estão na mesma Rede ?Na classe C, os 3 primeiros bytes são o end. de rede. Logo, os dois

endereços estão na mesma rede IP, sendo um do host 37 (A) e outro dohost 148 (B)

netid1 hostid1 0

CLASSE C

8

Delegação de endereços IP na Internet

§ ICANN (Internet Corporation forAssigned Names and Numbers)· Antiga IANA· Controle sobre os prefixos

IP· Política de distribuição

§ No Brasil· Registro.br (FAPESP)· ISPs (Internet Service

Providers)o Top level: IBM, Global-One,

Embratel, RNP, ...

ICANN

FAPESP

ISP

ISPISP

ISPISP

......... ......

9

Formato de um Pacote IP


VERS SERVICE TYPE TOTAL LENGTHIDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET

TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUMSOURCE IP ADDRESS

HLEN

DESTINATION IP ADDRESSIP OPTIONS (IF ANY)

DADOS

PADDING

11

Formato de um Pacote IP


VERS SERVICE TYPE TOTAL LENGTHIDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET

TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUMSOURCE IP ADDRESS

HLEN

DESTINATION IP ADDRESSIP OPTIONS (IF ANY)

DADOS

PADDING

12

Entrega de Pacotes IP

RedeA

RedeB

IP: 200.18.171.XIP: 200.18.180.Y

IP

ProtocolosSub-rede

A

TCP/UDP

Aplicação

Inter-rede ( IP )

ProtocolosSub-rede

A

ProtocolosSub-rede

B IP

ProtocolosSub-rede

B

TCP/UDP

Aplicação

Roteador

13


RedeA

RedeB

Roteador

IP

ProtocolosSub-rede

A

TCP/UDP

Aplicação

Inter-rede ( IP )

ProtocolosSub-rede

A

ProtocolosSub-rede

B IP

ProtocolosSub-rede

B

TCP/UDP

Aplicação

Endereçamento da Sub-Rede,Algumas vezes chamado de“Endereço Físico” ou também“Endereço MAC”Ex. Ethernet: OD.OA.12.07.48.05

Ex. ATM: 47.0091.8100.0000.200c.1001. 0800.200c.1001.01

14


RedeA

IP

TCP/UDP

Aplicação

IP

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-rede

15


RedeA

IP

TCP/UDP

Aplicação

IP

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-rede

16


RedeA

IP

TCP/UDP

Aplicação

IP

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-redeEndereços IP

De Origem e destino

17


RedeA

IP

TCP/UDP

Aplicação

IP

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-rede

Endereçamento de Origem eDestino do Protocolo daSub-rede

18


RedeA

IP

TCP/UDP

Aplicação

IP

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-rede

É necessário um mecanismode “mapeamento” entreEnd. IP e End. do Protocoloda Sub-Rede

19


RedeA

IP

TCP/UDP

Aplicação

IP

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-rede

O Encaminhamento dentrode cada rede é feito com baseno endereçamento própriodaquela rede.

20

ARP (Address Resolution Protocol)

§ Realiza o mapeamento entre Endereço IPe Endereço da Sub-rede· Mapeamento de endereços IP em

endereços MAC Ethernet, Token-Ring,FDDI, ATM, etc...

· Efetuado por meio de uma tabela ARP emcada máquina que é construídadinamicamente

§ É um protocolo que faz a interface entre acamada Inter-Rede e a Sub-rede

IP

TCP/UDP

Aplicação

ProtocolosSub-rede

Interface deAdaptação

21


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

22


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

23


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

IP destino = 200.18.171.3

24


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

Destino está na mesma rede IP (200.18.171.0)Como enviar para esta máquina ? Qual o MAC Destino ?A mensagem fica esperando e o protocolo ARP é acionado.

25


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

Preâmbulo FF.FF.FF.FF.FF.FF

0D.0A.12.07.48.05 0x806 Dados (ARP Request) FCS

ARP Req

Destino Origem

Endereço deBroadcast

Type = ARP

26


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77ARP Req

27


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

28


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

29


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

30


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

31


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

A camada de Enlace passa paraO ARP, que descarta o pacote pois

não sabe responder à pergunta

ARP Req

32


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

33


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77ARP Req

34


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Req

35


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

Destino Origem

ARP Reply

Preâmbulo 0D.0A.12.07.48.05

1F.6D.45.09.11.77 ARP Dados (ARP Reply) FCS

Type = ARP

36


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

37


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

38

ARP Reply


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

Esse quadro não chega a serprocessado pelo ARP pois acamada MAC rejeita o quadro

ARP Reply

39


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

40


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

41


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

200.18.171.3 1F.6D. 45.09.11.77Tabela ARP

42


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

200.18.171.1 OD.OA.12.07.48.05Tabela ARP

Note que …

43


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

200.18.171.1 OD.OA.12.07.48.05Tabela ARP

Note que …

44


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

Finalmente aquele pacote IP pode sertransmitido carregando uma mensagem TCPque, por sua vez, carrega um comando da Aplicação

45


ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3

ProtocolosSub-rede

TCP/UDP

Aplicação

IP

200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.77

Preâmbulo 1F.6D.45.09.11.77

0D.0A.12.07.48.05 FCSTCP Aplicação

IP

46

Roteamento

§ X deseja enviar pacotes para Y§ O protocolo IP percebe que Y não pertence à mesma sub-rede§ O host X consulta tabela de rotas

· Descobre rota: roteador 200.18.171.1§ O IP do host X aciona ARP para resolver endereço do roteador

· Resultado: OC.O8.12.04.37.0A

RedeA

Roteador200.18.171.8 200.18.180.4

200.18.171.1 200.18.180.3

X Y

OD.OA.12.07.48.05 1F.6D.45.09.11.77

4F.0A.35.09.11.97OC.O8.12.04.37.0A

RedeB

47

Roteamento

RedeA

RedeB

200.18.171.8 200.18.180.4

200.18.171.1 200.18.180.3

OD.OA.12.07.48.05 1F.6D.45.09.11.77

4F.0A.35.09.11.97OC.O8.12.04.37.0A

Preâmbulo OC.08.1204.37.0A

0D.0A.12.07.48.05 FCSTCP Apl200.18.

180.4200.18.171.8

X Y

Roteador

48

Roteador

X Y

Roteamento

RedeA

RedeB

200.18.171.8 200.18.180.4

200.18.171.1 200.18.180.3

OD.OA.12.07.48.05 1F.6D.45.09.11.77

4F.0A.35.09.11.97OC.O8.12.04.37.0A

49

Roteamento

RedeA

RedeB

200.18.171.8 200.18.180.4

200.18.171.1 200.18.180.3

OD.OA.12.07.48.05 1F.6D.45.09.11.77

4F.0A.35.09.11.97OC.O8.12.04.37.0A

TCP Apl200.18.180.4

200.18.171.8

§ O protocolo IP percebe queDESTINO pertence à mesmarede

§ aciona ARP para resolverendereço do DESTINO· Resultado: 1F.6D.45.09.11.77

Roteador

50

X Y

Roteamento

RedeA

RedeB

200.18.171.8 200.18.180.4

200.18.171.1 200.18.180.3

OD.OA.12.07.48.05 1F.6D.45.09.11.77

4F.0A.35.09.11.97OC.O8.12.04.37.0A

Preâmbulo 1F.6D.45.09.11.77

4F.0A.35.09.11.97 FCSTCP Apl200.18.

180.4200.18.171.8

Roteador

51

Domínio Colisão X Domínio de DifusãoDomínio Colisão X Domínio de Difusão

52

Domínio de Colisão

§ Região de uma rede utilizando um método deacesso baseado em contenção com detecção decolisão (tipicamente CSMA/CD) dentro da qual todasas estações detectam adequadamente a presençade colisões antes do final da transmissão de umquadro.· Nas primeiras redes locais, um único segmento de barra

física· Hoje, pressupõe um único segmento ou segmentos

interligados por equipamentos que propagam colisões.o Repetidores

53

Domínios de Difusão (Broadcast)

§ É vantajoso separar as LANs em domínios dedifusão· Em alguns casos, tráfego broadcast cresce

proporcionalmente ao número de estações· ARP é um exemplo de vilão de muitas redes interligadas

por pontes (switches N2)

54

Domínio de Broadcast

§ Região de uma rede delimitada pelos equipamentosque recebem qualquer mensagem de broadcastenviada dentro da própria região.· Nas primeiras redes locais, um único segmento

compartilhado· Hoje, pressupõe interligação por equipamentos que

propagam broadcastso Repetidores ou pontes

55

Domínios de Broadcast e de Colisão

§ Nas primeiras redes locais· Segmentos de rede compartilhados (barra) definiam

o Domínio de broadcast = Domínio de Colisão = LAN

§ Evolução· Domínio de broadcast > domínio de colisão

o chega-se a um domínio de colisão separado para cadaestação

• Switcheso Domínio de broadcast é estendido pelas pontes

56

LANs

§ Uma LAN tem, dentre outras características, umapropriedade muito importante· Em uma única LAN, não é necessário roteamento para a

entrega de pacotes às estaçõeso Note que a própria arquitetura IEEE 802 só contempla as

duas primeiras camadas do OSI• Pressupõe que não há roteamento (i.e., funções de L3)

dentro de uma LAN

57

Domínio de Broadcast (Difusão) e as LANs

§ Protocolos do nível de rede ou Interrede (OSI L3)costumam realizar mapeamento do endereço L3 emendereços de L2 utilizando protocolos auxiliaresbaseados em difusão· Ex.: ARP para o IP· O alcance dessa mensagens define o conceito de uma

rede local (LAN)o Uma LAN é uma região dentro da qual a entrega de

pacotes é direta, sem a necessidade de roteamento• Logo: Uma LAN = Um domínio de Broadcast

o Separada por roteadores

58

Domínios de Difusão (Broadcast)

§ É vantajoso separar as LANs em domínios dedifusão· Em alguns casos, tráfego broadcast cresce

proporcionalmente ao número de estaçõeso ARP é um exemplo de vilão de muitas redes interligadas

por pontes· Segurança

59

Domínios de Broadcast: VLANs

§ A maior parte dos Switches permite configurardiferentes domínios de difusão· Também chamados VLANs

60

Evolução

§ Hubs· Repetidores Multiporta

§ Switches (de Nível 2)· Full-Duplex· VLANs· Spanning Tree

61

VLANsVLANs

62

VLAN

VLAN A VLAN B

63

Domínios de Broadcast e VLANs

§ A maior parte dos Switches permite configurardiferentes domínios de difusão· Protocolos de Nível de Rede ou Inter-rede enxergarão

esses domínios como segmentos separadoso Não é possível mapear um endereço L3 direto em um

endereço L2 caso a origem e o destino estejam emdomínios de difusão diferentes

• A difusão não atinge o destinoo Logo, pela definição, seriam LANs (ou sub-redes)

diferentes

Conceito de Virtual LAN – VLAN

64

VLAN

Switch

Roteador

VLAN A VLAN B

65

VLAN

VLAN A VLAN B

66

IEEE 802.1Q

VLAN A VLAN B VLAN C

VLAN A VLAN B VLAN C

Enlace de trunkentre os switches,que multiplexa os

quadros das 3VLANs

67

Redes Virtuais IEEE 802.1Q

§ Permite a implementação de VLANs independentedos fabricantes de equipamentos:

· TPID: Tag Protocol Identifier.· TCI: Tag Control Information:

o 3 bits com informações de prioridadeo 12 bits com o identificador de VLAN (VID)

• 4096 VLANs são possíveis.

Preamble Start FrameDelimiter

DestinationMAC Address

7B 1B 46 a 1500BSource

MAC Address Length CRC

6B 6B 2B

Data + PAD

2B

TPID TCI

2B 2B

68

RoteamentoRoteamento

69

Roteamento Estático x Dinâmico

§ Roteamento estático· Tabelas de rotas configuradas estaticamente· Simples· Não adaptativo· Viável apenas em pequenas inter-redes

§ Roteamento dinâmico· As rotas são criadas dinamicamente através de algum

mecanismo de comunicação entre roteadores· Protocolos para Divulgação de Rotas (RIP, RIP2, OSPF, BGP-

4)· Adaptativo· Mais complexo

70

Tabela de Rotas

Tabelade Rotas

Protocolosde Divulgação

de RotasInternetProtocol

71

Problema com Endereçamento por Classes

127

16.383

2.097.152

Número de Redes

16.777.214

65.534

254

Número de Estações

Classe A

Classe B

Classe C

• Redução rápida dos endereços livres

72

CIDR (Classless Interdomain Routing)

§ Fim da divisão em classes§ Ao invés da classe determinar a parte de rede e

de máquina do endereço é usada uma máscarade bits· Máscara determina quais bits são utilizados para

identificar a rede e a máquina (hostid)· Representada por número de 32 bits com 1 para

parte de rede e 0 para parte de host.

73

Máscara de Rede

§ A porção de bits 1 da máscara indica a partecorrespondente a rede. A parte de bits 0 indicahosts

XX XX XX XX


11 11 11 11

End.

Mask

200.00 01 00 10

18.10 10 00 00 10

00 00 00 00

11 00 10 00

11 11 11 11 1111 11 11 11

160 128 -191

255. 255. 255. 192

74

Perguntas ?

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