Redes de Computadores II

Ricardo José Cabeça de Souza www.ricardojcsouza.com.br

• PROTOCOLO MAC (Media Access Control) – Não existe controlador central

– Entrega por broadcast

– Canal compartilhado

– CSMA/CD • Carrier Sense – escutar canal

• Multiple Access – prioridade igual de acesso ao canal

• Collision Detect – sentir a colisão no canal

ETHERNET

• PROTOCOLO MAC (Media Access Control) • Regras de controle de acesso à mídia – CSMA/CD

– Sinal está sendo transmitido • PORTADORA

– Quando deseja transmitir • AUSÊNCIA DE PORTADORA

– Canal ocioso – espera breve tempo – IFG (InterFrame Gap – 96 bits)

• TRANSMITE QUADRO

– Duas estações transmitem simultaneamente • DETECÇÃO DE COLISÃO • REPROGRAMAR TRANSMISSÃO

ETHERNET

• Regras governam transmissão – Sem portadora, tempo >= IFG

• TRANSMITA • Vários quadros

– Intervalo IFG

– Com portadora • Ouvir até fim portadora

– Detectada colisão • Transmitir + 32 bits (Sinal de Engarrafamento de

Imposição de Colisão) • Espera e reprograma transmissão

ETHERNET

Pacote

começa no

tempo 0

A B

(a)

A B

(b)

Pacote quase

em B em t - ε

A B

(c)

Colisão no

tempo t A B

(d)

Rajada de ruído

volta para A em

2t

ETHERNET

CSMA/CD Tempo t atingir outra extremidade

A medida que a velocidade cresce, o comprimento do quadro mínimo deve aumentar ou o comprimento do cabo diminuir.

Pino Cor Função

1 Branco com Verde +TD

2 Verde -TD

3 Branco com Laranja +RD

4 Azul Não usado

5 Branco com Azul Não usado

6 Laranja -RD

7 Branco Marrom Não usado

8 Marrom Não usado

ETHERNET

Utilização Fios

• Sequência de Fiação

ETHERNET

• Ethernet Full-Duplex

– Comunicação simultânea entre duas estações

– Estações ligadas segmentos ponto a ponto

– Dobra a capacidade agregada do link

– Limite: recursos de mídia

– Especificação IEEE 802.3x

ETHERNET

Requisitos

– Sistema de mídia com percurso de transmissão e

recepção independentes: par trançado e FO

– Duas estações ligadas por links ponto a ponto full-

duplex (CSMA/CD é desativado)

– Duas estações configuradas e são capazes de utilizar

o modo de operação full-duplex

Obs:

– O IFG continua a existir

ETHERNET

Co

ntr

ola

do

ra d

a E

staç

ão

Co

ntr

ola

do

ra d

a E

staç

ão

TX

RX

TX

RX

Operação Full-Duplex

ETHERNET

Operação Full-Duplex

ETHERNET

Maiores Benefícios Verificados:

– Links Backbone

– Servidores / Hub Comutação

Distâncias de Segmento de Mídia Full-Duplex

– Par trançado 100 m (limitação imposta pelas

características de transporte do sinal no cabo)

– Fibra ótica 2 a 20 Km

ETHERNET

• Domínio de Colisão

– Sistema Ethernet cujos elementos (cabos, repetidores, interfaces de estação e outros) fazem parte do mesmo domínio de temporização do sinal.

ETHERNET

• REPETIDOR – Nível de sinal

– Não toma decisões baseada em endereços

– Retransmite sinal

– Limite 1.024 estações

– Somente modo half-duplex

• FUNÇÕES – Impor colisões a todos os segmentos

– Restaurar amplitude sinal

– Fragmentar a extensão

ETHERNET

• REPETIDORES

– Hub de chassi

– Hubs empilháveis

– Hubs gerenciáveis

• Monitorar portas

• Análise tráfego

ETHERNET

Hubs de Comutação (Switch)

– Separam domínios de colisão

– Ligam segmentos de velocidades diferentes

– Baseada no endereço MAC

– Controlam o fluxo

– Aumentam largura de banda

– IEEE 802.3D

ETHERNET

Hubs de Comutação - Funcionamento

– Aprendizagem dos endereços dos quadros

– Decide encaminhamento do quadro

– Portas em modo “promíscuo”

– Interface lê todos os quadros

– Inclui endereço em uma tabela (porta x

estação)

– Endereços não vistos – broadcasting

– Desaprender - período 5 min

ETHERNET

Hubs de Comutação - Recursos

– Gerenciamento (SNMP)

– Filtros personalizados

– Gerenciamento de Tráfego (prioridade)

– LANs Virtuais

– Aspectos de Projeto com Switch

– Recomendação de no máximo 7 saltos no

percurso entre duas estações

ETHERNET

Hubs de Comutação - Vantagens

– Aceitar várias conversações simultâneas entre as

portas

– Melhora desempenho da rede

– Oferece maior largura de banda e muitas portas

– Simples de instalar e operar

– Transparentes à operação Ethernet

– Ligação de segmentos em velocidades diferentes

ETHERNET

Hubs de Comutação

Switch

Porta 1

Porta 2

10 20 30

40 50 60

Estação Porta

10 1

20 1

30 1

40 2

50 2

60 2

ETHERNET

• Domínios

de colisão

ETHERNET

• LANs Virtuais – Agrupamento de fluxo de tráfego de uma

switch em LANs virtuais (VLANs)

• VLAN é um grupo de portas de switch que se comportam como se estivessem em um hub de comutação independente

• VLANs podem também ser criadas baseadas no conteúdo dos quadros

ETHERNET

• Padrão VLAN 802.1Q

– Publicado em 1998

– Modo de implementação de VLAN independente do fabricante

– Informação acrescentada no QUADRO após o endereço de origem e antes do campo de tipo/tamanho

ETHERNET

ETHERNET 56 bits 8 bits 48 bits 48 bits 16 bits

46 a 1500 bits 32 bits

PRE SFD DA SA Len/Type

Data/PAD FCS

TPID TCI

16 bits

TPID Tag Protocol Identifier TCI Tag Control Information

16 bits

• Protocolos de Alto Nível e o Quadro Ethernet

ETHERNET

Address Resolution Protocol (ARP)

– Utilizado para mapear endereço IP (Nível superior) para endereço físico (MAC)

– Permite que o host origem encontre o endereço MAC do host destino

Protocolo ARP

• Address Resolution Protocol

• Utilizado para mapear endereço IP(Nível superior) para endereço físico (MAC)

• Permite que o host origem encontre o endereço MAC do host destino

Protocolo ARP • Funções:

– Determinar endereço físico

– Responder pedidos outros hosts

• Funcionamento – Antes de enviar:

• Verifica cache

• Se encontrar endereço, envia frame

• Se não encontrar, envia broadcast pedido ARP

Protocolo ARP

• O host A, cujo endereço IP é IA e endereço físico PA, deseja enviar dados ao host B, cujo IP é IB porém de endereço físico desconhecido. O host A

envia um datagrama especial em broadcast.

Protocolo ARP

• Apenas o host B responde, pois o datagrama foi endereçado via IP. O datagrama resposta é constituído do endereço IP (IB) mais o endereço físico PB. A partir desse instante o host A passa a endereçar o host B

apenas com seus endereços já conhecidos (PB e IB)

Protocolo ARP • Encapsulamento ARP e Identificação

Protocolo ARP • Hardware Type (tipo do hardware): composto de dois octetos,

especifica o tipo de hardware utilizado na rede física. Se for 1, é rede Ethernet.

• Protocol Type (tipo do protocolo): composto de dois octetos, especifica o endereço do protocolo utilizado no nível superior do emissor. Redes TCP/IP sempre = #0800

• Operation (operação) : especifica se o datagrama é um pedido ARP (request 1 ) ou uma resposta ARP (reply 2), ou ainda um RARP (request 3, reply 4).

• HLEN e PLEN: habilitam o ARP para ser usado com redes arbitrárias porque eles especificam o comprimento dos endereços do hardware e dos protocolos do nível superior. O HLEN (Hardware Lenght) é utilizado para identificar o tamanho dos campos SENDER HA(HA emissor) e TARGET HA(HA destinatário). PLEN (Protocol Lenght) especifica o tamanho dos campos SENDER IP(IP emissor) e TARGET IP(IP destinatário).

Protocolo ARP

• SENDER HA (Sender Hardware Address) : endereço físico

(Ethernet) de quem envia o pacote.

• SENDER IP (Sender Protocol Address): endereço lógico (IP) de

quem envia o pacote.

• TARGET HA (Target Hardware Address) : Endereço físico

desejado. Na operação de request vai em branco, e, quem

responder preenche este campo.

• TARGET IP (Target Protocol Address) : Endereço lógico da

máquina desejada

Protocolo RARP • Reverse Address Resolution Protocol

• O endereço IP de uma máquina é conservado em uma área de armazenamento secundário, no disco rígido

• Quando uma máquina sem disco necessitar seu endereço IP ela utiliza o RARP.

Protocolo RARP - Máquinas sem disco precisam saber seu IP

- Servidores RARP possuem um banco de dados

com mapeamento IP X Ethernet

- Enviam requisição broadcast

- Recebe endereço IP fornecido por um servidor

RARP

- Armazena em memória até o próximo reboot

Protocolo RARP

• Host A sem disco envia um pedido RARP broadcast na rede que todos os hosts da mesma recebem

Protocolo RARP

• Os hosts B e D que são servidores RARP, replicam o datagrama RARP, com todos os campos preenchidos endereçados à máquina

• O host A recebe duas respostas RARP mas apenas uma é suficiente

Protocolo de Mensagem de Controle Transferência de mensagens

Indicam ocorrência de problemas na transmissão dos datagramas

Servem a operação de controle

Mensagens são gerados por gateways e estações de destino

Protocolo ICMP(Internet Control Message

Protocol)

Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol)

Formato da mensagem ICMP

Type(Tipo)

Identifica uma mensagem em particular

Code(Código)

Parâmetros da mensagem

Checksum

Código de verificação de erro

Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol)

Mensagem Tipo Código Descrição do Código

Resposta ao Eco 0 0 código não utilizado

Destinatário Inacessível 3

0

1

2

3

4

5

sub-rede inacessível

estação inacessível

protocolo inacessível

porta inacessível

fragmentação necessária e campo flag

não setado

falha na rota especificada

Ajuste de Fonte 4 0 código não utilizado

Redireção 5

0

1

2

3

redireciona datagrama para sub-rede

redireciona datagrama para estação

redireciona datagrama para tipo de

serviço e sub-rede

redireciona datagrama para tipo de

serviço e estação

Eco 8 0 código não utilizado

Tempo Excedido 11 0

1

tempo de vida excedido em transito

tempo de remontagem excedido

Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol)

• Encapsulamento da mensagem ICMP em

um Datagrama IP

• Referências Bibliográficas – ARNETT, Matthen Flint. Desvendando o TCP/IP. Rio de Janeiro: Campus, 1997. – CARVALHO, Tereza Cristina Melo de Brito (Org.). Arquitetura de Redes de

Computadores OSI e TCP/IP. 2. Ed. rev. ampl. São Paulo: Makron Books do Brasil, Brisa; Rio de Janeiro: Embratel; Brasília, DF: SGA, 1997.

– COMER, Douglas E. Interligação em rede com TCP/IP. 2. Ed. Rio de Janeiro: Campus, 1998. v.1.

– GASPARINNI, Anteu Fabiano L., BARELLA, Francisco Rogério. TCP/IP Solução para conectividade. São Paulo: Editora Érica Ltda., 1993.

– TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores. 3. Ed. Rio de Janeiro: Campus, 1997.

– SOARES, Luiz Fernando G. Redes de Computadores: das LANs, MANs e WANs às redes ATM. Rio de Janeiro: Campus, 1995.

– SPURGEON, Charles E. Ethernet: o guia definitivo. Rio de Janeiro: Campus, 2000.

– Gigabit Ethernet White Paper by Gigabit Ethernet Alliance (1997) http://www.gigabit-ethernet.org/ technology/whitepapers/gige_0997/papers97_toc.html

ETHERNET