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Redes de Computadores

Redes TCP/IP

Fundamentos

• Atualmente é a pilha de protocolos mais usada em redes locais:– Devido a popularização da Internet;– Foi criado para ser utilizado na Internet.

• Possui arquitetura aberta e qualquer fabricante pode adotar a própria versão do TCP/IP;

• IP --> protocolo de rede• TCP-->protocolo de transporte

Endereçamento IP

• IP --> protocolo roteável que foi criado pensando na interligação de diversas redes;

• Utiliza um esquema de endereçamento lógico chamado endereçamento IP;

• Em uma rede TCP/IP cada dispositivo conectado em rede necessita usar pelo menos um endereço IP;

• Esse endereço permite identificar o dispositivo e a rede a qual ele pertence;

Interligação de Redes (1)

Rede 1 Rede 2 Rede 3Roteador 1 Roteador 2

• Quando um computador da rede 1 quer enviar um dado para um computador da rede 2, ele envia o pacote de dados ao roteador 1, que fica responsável por encaminhar esse pacote ao computador de destino;

• No caso que um computador da rede 1 quer enviar um pacote para um computador da rede 3, ele envia o pacote de dados ao roteador 1, que então repassará esse pacote diretamente ao roteador 2, que então se encarregará de entregar esse pacote ao computador de destino na rede 3;

Interligação de Redes (2)

Campos do Endereço IP

Identificação da Rede Identificação da máquina

• O endereço IP é um número de 32 bits, representado em decimal em forma de 4 números de 8 bits, separados por um ponto, no formato a.b.c.d;

• Teoricamente, uma rede TCP/IP pode ter até 4.294.967.296 (ou 2564);

• Divisão em classes de endereços;

Classes de IP (1)

• Classe A --> o primeiro número identifica a rede, os demais três números indicam a máquina.

• Classe B --> os dois primeiros números identificam a rede, os dois demais identificam a máquina.

• Classe C --> Os três primeiros números identificam a rede, o último número indica a máquina.

• A escolha do tipo de classe de endereçamento (A, B ou C) é feita com base no tamanho da sua rede;

• A maioria das redes locais utilizam endereços classe C;

• Endereços especiais, reservados para redes privadas:

– Classe A:10.0.0.0 a 10.255.255.255

– Classe B:172.16.0.0 a 172.31.255.255

– Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Classes de IP (2)

Exemplo de uma Rede TCP/IP

192.168.0.2 192.168.0.4

192.168.0.1 192.168.0.3 192.168.0.5

Exemplo de uma Rede TCP/IP conectada a Internet (1)

200.123.123.2 200.123.123.4

200.123.123.1 200.123.123.3 200.123.123.5

Roteador

200.123.123.6

200.321.321.1Rede 2 - 200.321.321.0

Exemplo de uma Rede TCP/IP conectada a Internet (2)

• Todos os endereços das estações são endereços válidos na internet;

• Uma outra solução é utilizar o esquema da tradução:– Tradução estática - Um certo endereço privado é

sempre convertido em um mesmo endereço público;– Tradução dinâmica - Geralmente utilizada por

clientes, onde nem sempre o endereço privado utiliza o mesmo endereço público. Muito comum se utilizar o protocolo DHCP.

Máscara da Rede (1)

• Também chamada de subnet mask; • A máscara é formada por 32 bits no mesmo

formato que o endereçamento IP;• Cada bit 1 da máscara informa a parte do

endereço IP que é usada para o endereçamento da rede;

• Cada bit 0 informa a parte do endereço IP que é usada para o endereçamento das máquinas.

Máscara da Rede (2)

• Classe A : 255.0.0.0• Classe B:255.255.0.0• Classe C:255.255.255.0• O número 255 eqüivale a um grupo de 8 bits (1

byte)com todos os seus bits 1.• Pode ser utilizada uma máscara fora dos seus

valores padrões --> Quando há necessidade de segmentação da rede.

Exemplo de Rede Segmentada (1)

• Rede Local:

– 200.123.123.1 a 200.123.123.31 -->Máquinas

– 255.255.255.224 --> Máscara

• Rede 1:

– 200.123.123.32 a 200.123.123.63 -->Máquinas

– 255.255.255.224 --> Máscara


• Rede 2:

– 200.123.123.64 a 200.123.123.127 -->Máquinas

– 255.255.255.192 --> Máscara

• Rede 3:

– 200.123.123.128 a 200.123.123.254 -->Máquinas

– 255.255.255.128 --> Máscara


Internet

Rede 3

Rede 2

Roteador A200.123.123.1

Roteador D 200.123.123.4

Roteador C200.18.123.3

Roteador B200.123.123.2

Rede 1

Rede Local


• Da maneira que está feita a configuração da figura anterior, um pacote destinado ao endereço 200.123.123.200:– Será recusado pelos roteadores B e C, mas aceito

pelo roteador D, que irá transmiti-lo para rede 3;

– Se a máscara da rede não fosse usada, os roteadores B e C enviariam esse pacote desnecessariamente para as redes 1 e 2 congestionando essas redes sem necessidade;

ARP (1)

• Address Resolution Protocol;

• O endereço IP é um endereço lógico (virtual), sendo assim como ele poderá ser convertido para endereços MAC?

• Protocolo responsável por fazer a conversão entre os endereços IPs e os endereços MAC da rede;

• ARP funciona mandando primeiramente uma mensagem de broadcast para a rede perguntando, a toas as máquinas, qual responde pelo endereço IP a qual pretende-se enviar um pacote.

ARP (2)

• Assim, a máquina que corresponde a tal endereço responde, identificando-se e informando o seu endereço MAC para que a transmissão de dados entre as máquinas possa ser estabelecida;

• Para não ocupar a rede muitas vezes com broadcasts, o transmissor armazena os endereços IPS recentemente acessados e seus endereços MAC correspondentes em uma tabela na memória.

IP (1)

• Internet Protocol;

• Na camada IP (rede) os dados são empacotados em datagramas;

• Na camada física, os datagramas serão empacotados em quadros;

• Protocolo não orientado a conexão --> Não verifica se o datagrama chegou ou não ao destino;

• Função principal: roteamento

IP (2)

• A função de roteamento é desempenhada com o auxilio dos roteadores de rede, que escolhem os caminhos mas rápidos entre a origem e o destino, já que em redes grandes há inúmeros caminhos que um pacote pode tomar para chegar ao seu destino;

Cabeçalho (20 ou 24 bytes) Dados (65.511 ou 65.515)

Campos do Datagrama IP

• Versão --> atualmente está na versão 4;

• Tamanho do cabeçalho;

• Tipo de serviço;

• Tamanho total;

• Flags;

• TTL (tempo de vida);

• Checksum do cabeçalho;

• Endereço IP da origem e do destino;

• Dados.

ICMP (1)

• Protocolo de controle de mensagens na Internet;• É somente um mecanismo usado para informar a

máquina transmissora da ocorrência de um erro com o datagrama enviado, através de mensagens enviadas pelos roteadores da rede;

• Ele não se preocupa em corrigir o erro nem tampouco em verificar a integridade dos datagramas;

• A mensagem ICMP é transmitida usando um datagrama IP.

ICMP (2)

• Apesar do ICMP ser encapsulado em um datagrama IP, não é considerado um protocolo de alto nível (como TCP ou UDP)

Cabeçalho do quadro Área de dados do quadro

Datagrama IP

Mensagem ICMP

DHCP

O Dynamic Host Configuration Protocol é derivado do Protocolo "Standard Bootstrap" (BOOTP - RFCs 951 e 1084) que o concedeu a tarefa de prover endereços de IP Dinâmicos (como também para estações de trabalho que não possui disco de boot).

DHCP

Como você pode notar isso facilita a vida do administrador de rede pois ele pode configurar toda sua rede TCP/IP de forma centralizada no servidor de DHCP. Sempre que um novo host entra no segmento da rede, ele é servido pôr este servidor

DHCP

Para que os endereços não se percam (caso um cliente se conecte só uma vez), os administradores de rede definem um tempo limite para o endereço alugado. Quando chega a metade desse tempo, o cliente solicita uma renovação e o servidor de DHCP estende o aluguel

DHCP

Se novamente o cliente não obtém resposta o último pedido será feio quando encerrar o tempo limite do aluguel. Nesse caso se não houver resposta o cliente pode se autoconfigurar com a faixa definida pelo APIPA (169.254.x.y) onde x e y são números aleatórios (x = 0 - e 255, y = 1 - 254)

DHCP

Os protocolos BOOTP e DHCP usam broadcast para executar seu trabalho. Roteadores normalmente não repassam broadcast de uma interface para outra; então, um Relay Agent deve ser usado para passar a comunicação de um segmento para outro

DHCP

DHCP Scopes O Escopo DHCP é um agrupamento administrativo que identifica a faixa de possíveis endereços IP para todos os clientes DHCP em uma sub-rede física. Ele define uma sub-rede lógica para o qual os serviços de DHCP serão oferecidos e também permite ao servidor identificar parâmetros de configuração que serão dados a todos os clientes de DHCP na sub-rede

DHCP

Address Pools Uma vez definido o Escopo DHCP e a faixa de exclusão, a faixa de endereços restante é chamada de "available address pool" dentro do Escopo DHCP. Esses endereços agrupados podem então ser servidos de forma dinâmica aos clientes de DHCP na sub-rede.

DHCP

Exclusion Ranges Uma faixa de exclusão é um grupo de endereços IP dentro de um Escopo DHCP que estarão excluídos de dentro da faixa de endereços oferecidos pelo Escopo DHCP.

DHCP

Reservations Reservas permitem o aluguel de endereços permanentes pelo servidor de DHCP. Elas asseguram que um dispositivo de hardware especificado na sub-rede sempre receba o mesmo endereço de IP.

DHCP

Leases Um aluguel é a duração de tempo que um servidor de DHCP especifica que um computador cliente pode usar um endereço IP.

EXERCÍCIOS

1. Crie uma rede classe A com 3 computares

2. Crie uma rede classe B com 2 computadores

3. Interligue essas redes por um roteador

4. Crie uma rede com computadores classe C

5. Interligue as 3 redes resultantes com 2 roteadores

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