redes de computadores ii - 2-serviços em camada de rede ip

8/3/2019 Redes de Computadores II - 2-Serviços em Camada de Rede IP

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Serviços de Camada de RedeIP

Prof. Mauro Tapajós



Protocolo IPCriado para ser simples e funcionar numa redeoriginalmente composta de entidades de

pesquisa e órgãos do governoNão havia previsão de crescimento tão grande

Rede “Best Effort ”

Faixas de endereços válidos na Internetdecresce rapidamente

Tende a se tornar a alternativa de interconexãoglobal para todas as redes



Formato do Cabeçalho IP



Cabeçalho IP

Versão (4 bits) – atualmente versão 4

IHL (4 bits): tamanho do cabeçalho em wordsde 32 bits (mínimo 5 e máximo de 15)

Tipo de Serviço (1 byte): especificaparâmetros de precedência (prioridade) e flags de atraso, transmissão e confiabilidade

Comprimento do datagrama (2 bytes):comprimento total do pacote, máximo de65.535

Identificador (2 bytes): identifica pacotes

fragmentados



Cabeçalho IP (cont.)

Bit DF (Don’t Fragment)Bit MF (More Fragments)Offset do fragmento (13 bits): localiza este

pedaço no datagrama original fragmentadoTime to live (1 byte): contador que sedecrementa para evitar datagramas infinitos.Cada roteador deve decrementá-lo.

Protocolo (1 byte): numeração padronizadaChecksum do cabeçalho (2 bytes):recomputado a cada saltoEndereços de Origem e Destino (4 bytes

cada):



Cabeçalho do Pacote IPv4



Campo TOS



Cabeçalho IP – Parte Opcional

O campo sempre é preenchido de forma a terum número múltiplo de words

Está em pouco uso (eficiência de roteadores)

Máximo de 40 bytes



Exemplo - Rede IPWAN



Fragmentação IPCria-se fragmentos (novos pacotes) a partir de umoriginal e ajusta os campos correspondentes(identification, fragmento offset, bit DF, bit MF )

Bit DF - Don’t Fragment – o pacote original édescartado cado tenha que ser fragmentado (afragmentação é proibida!)

Mensagens de sinalização podem indicar qual o MTU

do trecho em questãoCabeçalhos de protocolos como TCP e UDP não irãoaparecer em todos os fragmentos podem vir a ser umproblemas com aplicações que precisem analisar estes

protocolos (firewalls, IDS, QoS, etc)



Fragmentaçãono IP

(exemplo)

Tamanho dosdados = n x 8

bytesreassemblytimer: contadorde tempoiniciado com orecebimento doprimeirofragmento



Fragmentação IP - Exemplo



Endereços IP para redesPrivadas

Convenções descritas na RFC 1918

Faixas de endereços

• Classe A – 10.0.0.0 a 10.255.255.255

• Classe B (16) – 172.16.0.0 a 172.31.255.255

• Classe C (256) – 192.168.0.0 a 192.168.255.255



NAT (Network Address Translation)

RFC 3022

Um serviço NAT normalmente é localizado no ponto de

encontro da LAN com a sua saída para a Internet

Este serviço mapeia endereços internos em endereços

externos possíveis de serem utilizados na Internet

Permite mais endereços IP dentro da organização – uso

de endereços inválidos

Normalmente implementado nos atuais roteadores



Altera os pacotes de forma a ajustar os endereços internos e externos, (recalcula o

checksum!)

Depende de uma tabela de tradução de endereços válidos em inválidos que podeser inicializada manualmente ou criada se analisando datagramas de saída e

usando-se os números de porta TCP/UDP (NAPT)

Implementações devem preocupar-se com cada protocolo a ser usado com o NAT

(Ipsec, ICMP, SNMP, etc) – application specific gateways

NAT



CIDR (Classless Interdomain

Routing)Pretende dar um pouco mais de tempo no iminenteesgotamento de endereços IP, enquanto a novaversão é adotada

Redes classe C – são pequenas (254 hosts)

Redes classe B – são grandes demais (64k hosts)

As tabelas de roteamento estão crescendo muito

(várias redes baseadas em classes)O padrão permite que existam subredes detamanhos diferentes numa mesma rede

Problema com ambiguidade de endereços




Routing)

Aloca grupos de endereços de acordo com anecessidade de forma a dar somente a quantidade de

endereços necessária

Uma máscara de 32 bits existirá para cada entrada da

tabelas de roteamento

Alocação de grupos de endereços classe C adjacentes(254 hosts) ao invés de novas redes classe B (16384

hosts) – grupos de 2N endereços contíguos

(sumarização)




Routing)

O algoritmo para se encontrar uma entrada na tabelaserá o de combinar cada máscara com o endereço dedestino para chegar no endereço da entrada

Caso hajam múltiplas entradas para um mesmoendereço, escolhe-se aquela entrada com a maior

máscara

Parte das possíveis redes classe C definida por

continente e o resto de reserva



CIDR

As tabelas de roteamento não explodirão por que asentradas para cada grupo de endereços serãocompactadas numa única entrada

Sumarização

Os endereços IP devem ter os mesmos bits de alta ordemRoteadores devem incorporar CIDR baseados em endereçosde 32 bits e máscaras de 32 bits

Os protocolos de roteamento devem ser estendidos para seacomodarem às máscaras de 32 bits

Em caso de mesmos resultados, a opção comcorrespondente mais longa é a rota escolhida na tabela



Exemplo: CIDR



Multicast

Tecnologia que reduz a utilização da banda enviando,ao mesmo tempo, dados a vários destinatários

Reduz a carga em hosts sem interesse naqueladeterminada aplicação

Aplicações - exemplos:

Multimídia

Teleconferência

Espelhamento de bancos de dadosGrupos de trabalho em tempo real

Serviço de entrega multiponto

Está mais associado com protocolos datagrama

É baseada no conceito de grupo



Multicast IP

É necessário se determinar que hosts fazem parte dequal grupo – necessidade de um protocolo desinalização multicast IGMP→

Os roteadores devem ter suporte a este protocolo

É montada um árvore (spanning tree) por onde éenviado o pacote endereçado ao grupo multicast

Cada roteador replica uma cópia do pacote em cadainterface ligada num “ramo” que contém pelo menosum host do grupo

Padrões ainda não estabelecidos - a infra-estrutura

atual da Internet ainda não utiliza largamente



Multicast IP



Multicast IP - Características

Melhor suporte de rede para sistemas distribuídos

Tolerância a falhas

Economia de banda

Roteamento específico (algoritmos diferentes que

os usados para unicast )IPv6 – próxima versão do IP melhor suporte a→

multicast



Multicast IP – Envio por um

host

Quando um host vai enviar um pacote para umgrupo multicast, ele não usa tabela de roteamento– apenas joga o pacote

Assim, o envio multicast local ou não não afetahosts e sim os roteadores



Multicast IP – Escopo

Escopo (range) multicast membros do grupo→

Modos de limitar tráfego multicast:Campo TTL

Escopo administrativo – uso de endereçosrestritos

M l i LAN E h



Multicast numa LAN EthernetO padrão IEEE prevê a utilização do bit de menor ordem do byte de

maior ordem para indicar se o endereço é unicast ou multicast

É feito o mapeamento de 23bits do endereço IP multicastem endereços MAC de 48 bits

O IANA (ICANN) possui umprefixo de endereçosEthernet (00:00:5E)

Metade desta faixa é usadapara indicar endereçosmulticast MAC



Multicast numa LAN Ethernet



IGMP – Internet Group Management Protocol

É a sinalização entre os hosts e os roteadores multicast

Entre roteadores a sinalização é feita com os protocolos de

roteamento dinâmico multicast pois exige mecanismos

específicos (algoritmos) nos protocolos de roteamento

O trabalho é fácil se for uma única rede física - quando se

trata de várias redes interconectadas por vários roteadores,

deve existir um protocolo que faça o mapeamento

Protocolo de Controle Multicast IP -

IGMP



Operação IGMP

Cada host responde com uma mensagem de report paracada grupo a que pertença, desde que ninguém do grupo jánão tenha confirmado a presença (basta que apenas um

host responda para manter o grupo vivo)

Quando um host quer sair de um grupo ele envia uma

mensagem de leave (IGMPv2)

IGMP snooping - capacidade de switches de determinar a(s)porta(s) onde se encontram hosts que participam de um

grupo (pelo endereço multicast ), evitando a replicação

desnecessária nas demais portas



Formato de Mensagem

IGMPv1RFC 1112

A mensagem IGMP (8 bytes) Sua mensagemtem tamanho fixo carrega:

A versão (1) – 4 bits

O tipo de mensagem (1-query, 2-report) – 4 bits

Checksum – 2 bytes

Endereço de grupo (classe D) - 4 bytes



Formato de Mensagem

IGMPv2 – RFC 2236A mensagem IGMP (8 bytes) Sua mensagem tem tamanho fixocarrega:

type: o tipo de mensagem (query , report-v1, para manter

compatibilidade, report-v2 e leave)

Max Response Time: tempo máximo de envio de reports (os

hosts escolhem aleatoriamente um momento dentro deste

intervalo)

Checksum – 2 bytes

Endereço de grupo (classe D) - 4 bytes

Nova versão proposta – Versão 3 - RFC 3376

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