DISCIPLINA:PRINCÍPIOS DE REDES DE COMPUTADORESPARTE 4

Flávia Balbino da Costaflavia.balbino@yahoo.com.br

2) CAMADA DE ENLACE2.5) Redes Locais2.5) Redes Locais Lembrando que uma LAN é uma rede de

computadores concentrada em uma área geográfica, tal como um prédio ou um campus universitário.

Quando um usuário acessa a Internet a partir de um campus universitário ou de uma empresa, o acesso é quase sempre feito por meio de uma LAN.

O acesso se dá do hospedeiro para a LAN, para o roteador, para a Internet:

Velocidades de uma LAN:

A velocidade de transmissão, R, da maioria das LAN´s é muito alta. No início da década de 1980 eram comuns LAN´s de 10 Mbps. Hoje, as LAN´s possuem velocidades de 100 Mbps e até 1 Gbps e 10 Gbps.

Classes de tecnologias LAN´s:

Classe das LAN´s Ethernet – LAN´s 802.3 – redes de acesso aleatório.

Classe das LAN´s com tecnologias de passagem de permissão:a) Token Ring – 802.5; eb) FDDI – interface de dados distribuída de fibra

Em uma rede LAN token ring, os N nós da LAN (hospedeiros e roteadores) estão conectados em um anel por enlaces diretos. A topologia do anel define a ordem de passagem de permissão. Quando um nó obtém a permissão e envia um quadro, este se propaga ao redor do anel inteiro, criando, dessa maneira, um canal virtual de transmissão broadcast. À medida que o quadro se propaga, o nó de destino lê esse quadro no meio de transmissão da camada de enlace. O nó que envia o quadro tem a responsabilidade de remover o quadro do anel.

A FDDI foi projetada para LANs de alcance geográfico maior, incluindo as denominadas redes de área metropolitana (MAN´s). Para LANs de grande alcance geográfico (muitos quilômetros), é ineficiente permitir que um quadro se propague de volta ao nó remetente para que este remova-o. A FDDI faz com que o nó de destino remova o quadro do círculo. Lembre-se: A FDDI não é um canal broadcast puro, pois nem todos os nós recebem todos os quadros transmitidos.

2) CAMADA DE ENLACE2.6) Endereçamento na camada de enlace2.6) Endereçamento na camada de enlace Os nós são endereçados na camada de Rede

e na camada de Enlace. Por que endereçar nós nestas duas camadas?

Protocolo de Resolução de Endereços (Address Resolution Protocol – ARP) – provê um mecanismo que habilita os nós a traduzirem endereços de IP (camada de Rede) para endereços da camada de Enlace.

Endereços MAC

Na verdade, não é o nó que possui endereço de camada de enlace, e sim seu adaptador. Um endereço da camada de enlace também é denominado endereço de LAN, ou endereço físico, ou endereço MAC.

Endereços MAC

Para a maior parte das LANs (Ethernet e 802.11 sem fio), o endereço MAC tem 6 bytes de comprimento, o que dá 248 possíveis endereços MAC. São expressos em notação hexadecimal. São endereços permanentes, ou seja, quando um adaptador é fabricado, um endereço MAC é gravado na ROM do adaptador.

Endereços MAC

Não podem existir endereços MAC repetidos. Então, como isto é possível? Resposta: O IEEE gerencia o espaço físico de endereços MAC. Quando uma empresa quer fabricar adaptadores, compra, por uma taxa nominal, uma parcela do espaço de endereços que consiste em 224 endereços.O IEEE aloca a parcela de 224 endereços fixando os primeiros 24 bits de um endereço MAC, permitindo que a empresa crie combinações exclusivas com os últimos 24 bits para cada adaptador.

Endereços MAC

Exemplo: A1:BF:31:14:FB:A0

O endereço MAC tem uma estrutura linear e nunca muda, não importando para onde vá o adaptador. O endereço IP tem uma estrutura hierárquica (isto é, uma parte que é da rede e uma parte que é do hospedeiro). O endereço de IP precisa ser mudado quando o hospedeiro muda de lugar.

Fabricante Número Sequencial

Endereços MAC

Analogia:CPF – análogo ao endereço MACEndereço postal – análogo ao endereço IP

Repare que ambos endereços são indispensáveis ao ser humano. A mesma coisa acontece com os endereços de MAC e IP, ambos são indispensáveis para os nós da rede.

Endereços MAC

Quando um adaptador precisa enviar um quadro para algum adaptador de destino, o remetente insere no quadro o endereço MAC do destinatário e envia o quadro para dentro da LAN. Se a LAN utilizar transmissão broadcast (ex: 802.11), o quadro será recebido e processado por todos os adaptadores na LAN. O adaptador interessado receberá o quadro e o passará para cima na pilha de protocolo. Os adaptadores não interessados nem passarão o quadro para a camada acima (camada de Rede).

Endereços MAC

E se o adaptador remetente deseja que todos os adaptadores da LAN recebam e processem um quadro? Neste caso, o adaptador remetente insere um endereço de broadcast MAC especial no campo do endereço do destinatário do quadro:

FF-FF-FF-FF-FF-FF

ARP – Protocolo de resolução de endereço

Como existem endereços de camada de Rede (IP) e endereços de camada de enlace (MAC), é preciso fazer a tradução de um para o outro. Como mostrado na figura a seguir, cada nó tem um único endereço MAC (notação hexadecimal) e um único endereço IP (notação decimal). Suponha que o nó com endereço de IP 222.222.222.220 queira mandar um datagrama IP para o nó 222.222.222.222. Reparem, os nós remetente e destinatário estão na mesma LAN.

O que o ARP faz?

Então, como o nó remetente determina o endereço MAC para o nó com endereço IP 222.222.222.222?

R: Através do Protocolo de Resolução de Endereço.

O módulo ARP no nó remetente recebe como entrada o endereço de IP 222.222.222.222 e retorna como saída o endereço MAC correspondente 49-BD-D2-C7-56-2A.

Diferença entre o ARP e o DNS

Vemos que o protocolo ARP, que converte um endereço de IP para um endereço MAC, é análogo ao protocolo DNS, que converte nomes de hospedeiros para endereços IP. A diferença é:a) O DNS converte nomes de hospedeiros para máquinas em qualquer lugar da Internet;b) O ARP converte endereços de IP apenas para os nós mesma sub-rede.

Como o ARP funciona?

Cada nó (hospedeiro ou roteador) tem em sua RAM uma tabela ARP, que contém mapeamentos de endereços IP para endereços MAC. A tabela abaixo mostra como seria uma tabela ARP no nó 222.222.222.220.

Como o ARP funciona?

O que é TTL?R: Valor de tempo de vida, que indica quando cada mapeamento será apagado da tabela.

Sendo assim, a tabela ARP não contém necessariamente um registro para cada nó da sub-rede (alguns nós podem ter tido registros que já expiraram, ao passo que outros nós podem jamais ter sido registrados). O tempo estimado de remoção de um registro desde sua inserção é de 20 minutos.

Como o ARP funciona?

Suponha que o nó 222.222.222.220 queira enviar um datagrama para o nó 222.222.222.222 e a tabela ARP do remetente não tiver o registro do nó de destino naquele momento. Neste caso, o nó remetente monta um pacote especial denominado ARP Query. A finalidade deste pacote de consulta ARP é pesquisar todos os outros nós na sub-rede para determinar o endereço MAC correspondente ao endereço IP que está sendo convertido.

Como o ARP funciona?

O nó 222.222.222.220 passa um pacote de consulta ARP ao seu adaptador juntamente com uma indicação de que o adaptador deve enviar o pacote ao endereço MAC FF.FF.FF.FF.FF.FF (broadcast). Analogia: A consulta ARP equivale a uma pessoa gritar em um escritório cheio de divisórias de alguma empresa: “Qual é o CPF da pessoa cujo endereço é divisória 13, sala 112, AnyCorp, Palo Alto, Califórnia?”

Como o ARP funciona?

O nó que atender a condição, ou seja, seu endereço de IP combinar com o endereço de IP solicitado no pacote de consulta ARP, devolverá um pacote ARP de resposta ao nó que fez a consulta. Assim o nó de consulta pode atualizar sua tabela ARP e enviar seu datagrama. O ARP é do tipo plug-and-play, a tabela ARP de um nó é construída automaticamente, não sendo necessário ser configurada por um administrador de sistemas.

E o envio de datagrama para um nó de outra sub-rede?

Analisemos a figura abaixo:

Pontos a serem analisados na figura anterior

Temos um rede simples constituída de duas sub-redes interconectadas por um roteador. Há dois tipos de nós: hospedeiros e roteador. Cada hospedeiro tem exatamente um endereço de IP e um adaptador Um roteador tem um endereço de IP para cada uma de suas interfaces e para cada interface, há um módulo ARP e um adaptador.

Pontos a serem analisados na figura anterior

O roteador da figura anterior tem duas interfaces, dois endereços de IP, dois módulos ARP e dois adaptadores (cada um com seu endereço MAC). A sub-rede 1 tem endereços de rede 111.111.111/24 e a sub-rede 2 tem endereços de rede 222.222.222/24.

Como o hospedeiro 111.111.111.111 vai enviar um datagrama para o hospedeiro

222.222.222.222?

1) O hospedeiro 111.111.111.111 passa o datagrama para seu adaptador, indicando para o mesmo o endereço MAC apropriado. Qual endereço MAC ele indicaria? Seria 49-BD-D2-C7-56-2A? Errado! 2) Neste caso, para um datagrama ir de 111.111.111.111 até um nó da sub-rede 2, ele deverá ser enviado primeiramente à interface de roteador 111.111.111.110. Então, o endereço MAC apropriado é E6-E9-00-17-BB-4B. E como o hospedeiro de destino consegue este endereço MAC? Através do ARP, é claro!

3)O adaptador do roteador na sub-rede1 verifica que o quadro da camada de enlace está endereçado a ele e, por conseguinte, o passa para a camada de rede do roteador. Assim, o datagrama IP foi transportado com suscesso do hospedeiro de origem para o roteador.4)E para levar o datagrama do roteador até o destino?5)O roteador tem de determinar a interface correta para a qual o datagrama deve ser repassado (se o roteador tivesse outras interfaces). Isto acontece pela consulta a uma tabela de repasse no roteador (veremos mais tarde).

6)A tabela de repasse indica o roteador para o qual o datagrama deve ser repassado via interface de roteador 222.222.222.220.7)Essa interface então passa o datagrama ao seu adaptador, que o encapsula em um novo quadro e o envia para a sub-rede 2.8)Dessa vez, o endereço MAC de destino do quadro é 49-BD-D2-C7-56-2A. E de onde o roteador obtém esse endereço MAC de destino? Do ARP, é claro!