Capítulo 2 - Sumário • Endereço IP • Endereçamento em Sub

Capítulo 2
1
Endereçamento IP
Capítulo 2 - Sumário
• Endereço IP
• Classe de Endereços IP
• Endereços IP Especiais
• Endereços IP Privativos
• Endereçamento em Sub-redes, Super-Redes (CIDR) e VLSM
• Endereçamento Dinâmico (DHCP)
• Mapeamento IP / MAC (ARP)
• Mapeamento MAC / IP (RARP)
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Capítulo 2
2
Endereçamento IP
Endereço IP
Endereço
Endereço IP
IP == net-id
net-id ++ host-id
host-id
Identificador
da Rede
Identificador
da Máquina
Obs: para cada interligação de um elemento em uma rede TCP / IP
(computador ou roteador) é atribuído um endereço IP único.
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Capítulo 2
3
Endereçamento IP
Endereço IP
Byte
(octeto)
Byte
(octeto)
Byte
(octeto)
Byte
(octeto)
7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0
_ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _
4 bytes (octetos) = 32 bits
IP = 1 0 0 0 0 0 0 0
128
00001010
10
00000010
00011110
Binário
2
30
Decimal
IP = 128 . 10 . 2 . 30
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Capítulo 2
4
Endereçamento IP
Classes de Endereços IP (IP Classfull)
Octeto 1
Classe A 0
Octeto 2
Octeto 3
Net - id
Classe B 1 0
Host - id
Net - id
Classe C 1 1 0
Octeto 4
Host - id
Net - id
Host - id
Classe D 1 1 1 0
Endereços Multicast
Classe E 1 1 1 1
Reservado
Classe
A
B
C
Formato
Redes
7 Bits Rede, 24 Bits Host 128 (126)
14 Bits Rede, 16 Bits Host 16.384
21 Bits Rede, 8 Bits Host 2.097.152
Endereços
16.777.216
65.536
256
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Hosts Válidos
16.777.214
65.534
254
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Capítulo 2
5
Endereçamento IP
Classes de Endereços IP (IP Classfull)
NETID: Identifica a Rede, HOSTID: Identifica o HOST na rede
Classe A: NNN . HHH . HHH . HHH
1
126
0.0.1
255 . 255 . 254
Classe B: NNN . NNN . HHH . HHH
128 . 0
191 . 255
0.1
255 . 254
Classe C: NNN . NNN . NNN . HHH
192 . 0 . 0
223 . 255 . 255
1
254
Classe D: 224 . 0 . 0 . 1 ......... 239 . 255 . 255 . 255
Classe E: 240 . 0 . 0 . 1 ......... 255 . 255 . 255 . 254
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Capítulo 2
6
Endereçamento IP
Endereços IP Especiais
Preenchido com 0s
Net - id
Preenchido com 0s
Preenchido com 0s
host
Preenchido
Net - id
127
Este Host (usado durante Bootstrap)
Endereço da Rede ( não de uma conexão)
Host nesta rede
com 1s
Difusão (broadcast) limitada (rede local)
Preenchido com 1s
Difusão (broadcast) direto para rede
Qualquer número (geralmente 1)
Loopback (rede de retorno 127.0.0.0)
Observações:
• estes endereços especiais não podem ser usados como endereço IP de host válido na
rede
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Capítulo 2
7
Endereçamento IP
Endereços IP Privativos ou Não Roteáveis
Endereços designados pela IANA para uso em Organizações sem
conectividade com a Internet, ou uso em intranets (RFC 1918).
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Capítulo 2
8
Endereçamento IP
Máscaras de Sub-Rede
Endereço IP
Máscara de Sub-Rede
1 1 1 ......1 1 1
0 0 . . . .0 0
Net-id
Host-id
Utilização da MÁSCARA de Sub-Rede
Classe
Classe Máscara
Máscarapadrão
padrão
AA
BB
CC
255.0.0.0
255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0
255.255.255.0
Máscara
Máscarapadrão
padrãoem
embinário
binário
11111111
11111111. .00000000
00000000. .00000000
00000000. .00000000
00000000
11111111
.
11111111
.
00000000
.
00000000
11111111 . 11111111 . 00000000 . 00000000
11111111
11111111. .11111111
11111111. .11111111
11111111. .00000000
00000000
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Capítulo 2
9
Endereçamento IP
Exercício 1
Complete a tabela abaixo:
Endereço IP
do host
Classe de end. Endereço da
rede
Endereço do
host
Endereço de
broadcast da
rede
Máscara de
sub-rede
padrão
216.14.55.137
123.1.1.15
150.2.221.244
194.12.35.199
175.12.23.244
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Capítulo 2
10
Endereçamento IP
Endereçamento em Sub-Redes
Net-id
Endereço IP original
Host-id
Máscara de Sub-Rede
1 1 1 ......1 1 1
1 1 . . . .1 1
0 0 . . . .0 0
Endereço IP em sub-rede
Net-id
Sub-Net
Host-id
Utilização da MÁSCARA de Sub-Rede
Classe
Classe Máscara
Máscarapadrão
padrão
AA
BB
CC
255.0.0.0
255.0.0.0
255.255.0.0
255.255.0.0
255.255.255.0
255.255.255.0
Máscara
Máscarapadrão
padrãoem
embinário
binário
11111111
11111111. .00000000
00000000. .00000000
00000000. .00000000
00000000
11111111
.
11111111
.
00000000
11111111 . 11111111 . 00000000. .00000000
00000000
11111111
11111111. .11111111
11111111. .11111111
11111111. .00000000
00000000
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Capítulo 2
11
Endereçamento IP
Endereçamento em Sub-Redes
Utilização da MÁSCARA de Sub-Rede
Número da Rede Classe B (128.10.0.0)
Número da Sub-Rede
Número do Host dentro da Sub-Rede
Endereço IP
Máscara Sub-rede
128 . 10 . 1 . 5
10000000 . 00001010 . 00000001 . 00000101
255 . 255.255. 0
11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000
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Capítulo 2
12
Endereçamento IP
Endereçamento em Sub-Redes
128.10.1.4
128.10.1.7
128.10.1.16
128.10.1.0
Host-id
Sub-Net
Net-id
Outras
Redes
128.10.0.0
128.10.2.0
128.10.2.3
128.10.2.8
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128.10.2.26
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Capítulo 2
13
Endereçamento IP
Exercício 2
Dado o endereço de rede 207.224. 10.0, deseja-se subdividir esta rede em oito subredes (total).
Determine:
- a máscara de sub-rede a ser utilizada
- as faixas de endereçamento para cada sub-rede;
- os endereços de rede, de host e de broadcast para cada sub-rede;
Máscara de rede: __________________________
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Capítulo 2
14
Endereçamento IP
Exercício 3
Dado o endereço de rede 170.18.0.0, deseja-se subdividir esta rede em 10 sub-redes
utilizáveis, determine:
- o número total de sub-redes;
- as faixas de endereçamento para cada sub-rede;
- o endereço de rede, os endereços de hosts e o end.de broadcast para cada sub-rede;
- a máscara de rede a ser utilizada.
Máscara de rede: __________________________
170.18.0.0
170.18.16.0
170.18.32.0
170.18.48.0
170.18.64.0
170.18.80.0
170.18.96.0
170.18.112.0
170.18.128.0
170.18.144.0
170.18.160.0
170.18.176.0
170.18.192.0
170.18.208.0
170.18.224.0
170.18.240.0
170.18.0.1
170.18.16.1
170.18.32.1
170.18.240.1
----------
----
170.18.15.254
170.18.31.254
170.18.47.254
170.18.255.254
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170.18.15.255
170.18.31.255
170.18.47.255
170.18.255.255
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Capítulo 2
15
Endereçamento IP
Endereçamento CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
Criado em 1993 (RFC-1519) para substituir a notação anterior de sintaxe
de endereço IP (redes classfull).
Permite o uso mais eficiente do espaço de endereço IPv4 e da agregação
de prefixo (sumarização de rota e/ou criação de super-redes).
Com o CIDR, as classes de endereço (A, B e C) perderam o sentido. O
endereço de rede não é mais determinado pelo valor do primeiro octeto e
sim pelo tamanho do prefixo atribuído (máscara de sub-rede).
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Capítulo 2
16
Endereçamento IP
Endereçamento em Super-Redes
Máscara
Octeto 1
Octeto 2
1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1
255
End. IP
.
1 1 0 0 1 0 0 0
200
255
Octeto 3
1 1 1
.
0 0 0 1 0 0 1 0
.
18
0 0 0 0 0
224
1 0 1
.
Octeto 4
0 0 0 0 0 0 0 0
.
XXXXX
160 ~ 191
0
XXXXXXXX
.
X
Prefixo IP
32 Redes Classe C contínuas
Para o Roteador = 1 rede
Super-Rede = 200.18.160.0
200.18.160. 1 . . . . .254
200.18.161. 1 . . . . .254
: : :
200.18.190. 1 . . . . .254
200.18.191. 1 . . . . .254
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Total de endereços:8.192
Total de Hosts: 8.128
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Capítulo 2
17
Endereçamento IP
Exercício 4:
1- Dada uma rede com endereço IP 192.168.0.0, gere uma máscara de superrede para se agrupar três redes Classe C. Esta super-rede poderá endereçar
quantos hosts?
2- Projetar uma máscara de super-rede para 16.100 hosts a partir da rede classe
C 200.10.0.0
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Capítulo 2
18
Endereçamento IP
Endereçamento VLSM (Variable Length Subnet Mask )
Técnica que permite que mais de uma máscara de sub-rede seja
definida para um determinado endereço IP
Permite uma maior flexibilidade na divisão das sub-redes
Possibilita alocar diferentes quantidades de hosts por sub-rede
Vantagem:
Uso mais eficiente do endereçamento IP pela organização
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Capítulo 2
19
Endereçamento IP
Endereçamento VLSM (Variable Length Subnet Mask )
Exemplo-1:
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Capítulo 2
20
Endereçamento IP
Endereçamento VLSM (Variable Length Subnet Mask )
Exemplo-2:
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Capítulo 2
21
Endereçamento IP
Endereçamento VLSM (Variable Length Subnet Mask )
30 hosts
Exemplo-3:
195.168.1.32/27
2 hosts
195.168.1.160/30
2 hosts
30 hosts
195.168.1.64/27
195.168.1.164/30
ISP
Anúncio
195.168.1.0/24
30 hosts
195.168.1.168/30
2 hosts
195.168.1.96/27
195.168.1.172/30
2 hosts
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30 hosts
195.168.1.128/27
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Capítulo 2
22
Endereçamento IP
Exercício 5:
Fazer o mapeamento dos endereços das sub-redes do exemplo-3.
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Capítulo 2
23
Endereçamento IP
Exercício 6:
Uma empresa recebeu do seu provedor a faixa de endereços IP, definida pelo prefixo
200.10.10.0/24, para a construção de sua rede interna de computadores. Essa
empresa é dividida em cinco departamentos (Produção, Compras, Vendas, Pessoal e
Pesquisa) e cada um terá sua própria sub-rede IP. Considere que cada departamento
conta com a seguinte quantidade de máquinas: Produção=10, Compras=25,
Vendas=40, Pessoal=100 e Pesquisa=8. Determine o prefixo de rede e o endereço de
difusão (broadcast) de cada departamento para que todas as máquinas recebam um
endereço. Os prefixos devem ser alocados de tal forma que departamentos com um
maior número de máquinas recebam endereços mais próximos do início do espaço de
endereçamento disponível. Os prefixos devem ser informados usando a notação
X.Y.W.Z/Máscara, como na representação do prefixo fornecido pelo provedor.
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Capítulo 2
24
Endereçamento IP
Roteamento NAT (Network Address Translation)
• NAT
Network Address Translation (Tradução de Endereço de Rede).
• É uma funcionalidade implementada nos
roteadores
• Permite a utilização de endereços IP
privativos (ou não roteáveis) na rede particular ou
corporativa, permitindo a comunicação com a
rede externa ou Internet.
• Os roteadores NAT permitem conectar um
endereço IP não roteável com um endereço IP
roteável e vice-versa.
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Capítulo 2
25
Endereçamento IP
Diferença entre CIDR e VLSM
• CIDR e VLSM permitem que uma porção de um endereço IP seja divida
recursivamente em pequenos pedaços.
• Diferença:
• VLSM faz a divisão de um endereço IP da Internet alocado à uma
organização, porém isto não é visível na Internet global.
• CIDR permite a alocação de um bloco de endereços por um registro
na Internet em um alto nível de ISP, em um nível médio de ISP, em
um baixo nível ISP, e finalmente para uma rede de uma organização
privada.
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Capítulo 2
26
Endereçamento IP
Roteamento NAT (Network Address Translation)
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Capítulo 2
27
Endereçamento IP
Roteamento NAT (Network Address Translation)
Tipos de NAT: ESTÁTICO
• Define um endereço fixo de tradução de
uma máquina da Rede Local para a Rede
Pública.
• Esse tipo de NAT é muito utilizado
quando se quer ocultar o endereçamento
interno de uma máquina para a Rede
Pública e também torná-la visível para a
mesma.
• DMZ (Rede não-militarizada)
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Capítulo 2
28
Endereçamento IP
Roteamento NAT (Network Address Translation)
Tipos de NAT: DINÂMICO
• Neste tipo a tradução só deve ocorrer
quando houver uma solicitação que
demande tradução.
• Nesta técnica, trabalha-se com uma faixa
de endereços que ficam à disposição do
dispositivo tradutor (Firewall ou Roteador)
para realizar a conversão de endereços.
• A cada requisição feita, ele consulta essa
faixa e utiliza o primeiro endereço livre que
encontrar.
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Capítulo 2
29
Endereçamento IP
Roteamento NAT (Network Address Translation)
Tipos de NAT: PAT (Port Address Translation)
• É o tipo de NAT que mais economiza
endereços válidos(roteáveis) pois a tradução é
feita no modelo N para 1, ou seja, todos os
endereços da Rede Local são traduzidos para
um único endereço válido.
ISP forneceu 200.182.30.1/29
• Esse tipo de NAT é, na verdade, um caso
especial do NAT dinâmico pois neste caso,
assim como no anterior, as traduções são feitas
sob demanda, ou seja,só existe a tradução
quando houver uma requisição realizada.
• Este modelo apresenta uma limitação para o
número máximo de conexões simultâneas
(número máximo de portas = 65535).
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Capítulo 2
30
Endereçamento IP
Roteamento NAT (Network Address Translation)
Vantagens:
• Conectividade bi-direcional transparente entre redes com diferentes endereçamentos
• Elimina gastos associados a mudança de endereços de servidores/rede
• Economia de endereços roteáveis do IPV4
• Facilita o Projeto/implementação de Redes
• Aumenta a proteção das redes locais (Segurança)
Desvantagens:
• Impossibilidade de se rastrear o caminho do pacote
• Aumento do processamento no dispositivo tradutor
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Capítulo 2
31
Endereçamento IP
Endereçamento Dinâmico de IPs
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) - tarefa de prover endereços
de IP dinamicamente para os hosts da rede.
• Derivado do protocolo "Bootstrap" (BOOTP - RFCs 951 e 1084)
• Facilita a administração de endereços na rede, pois pode configurar toda
a rede TCP/IP de forma centralizada no servidor de DHCP.
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Capítulo 2
32
Endereçamento IP
Endereçamento Dinâmico de IPs
• Sempre que um novo host entra no segmento da rede, ele pede um IP e esse
pedido é interceptado pelo servidor de DHCP que fornece um endereço de IP
disponível em sua lista.
Cliente DHCP
DHCP Discover
Servidor DHCP
DHCP Offer
DHCP Request
DHCP Acknowledgment
1 - O cliente de DHCP pede um endereço de IP (DHCP Discover)
2 - É oferecido um endereço (DHCP Offer) pelo servidor
3 – O cliente aceita a oferta do endereço (DHCP Request)
4 - É nomeado o endereço oficialmente (DHCP Acknowledge).
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Capítulo 2
33
Endereçamento IP
Endereçamento Dinâmico de IPs
• Administrador de rede
• Na metade desse tempo
renova o aluguel.
define um tempo limite para o endereço alugado.
cliente solicita uma renovação e o servidor de DHCP
• Se o cliente não recebe resposta do servidor DHCP, um novo pedido é feito quando
chega a um quarto do tempo limite do aluguel.
• Se novamente o cliente não obtém resposta, o último pedido será feito quando
encerrar o tempo limite do aluguel.
• Nesse caso se não houver resposta, o cliente pode se auto-configurar com a faixa
definida pelo APIPA - Automatic Private IP Addressing (169.254.x.y).
• Quando uma máquina para de usar o IP alugado, o aluguel expira e o endereço
retorna a lista de endereços IPs disponíveis.
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Capítulo 2
34
Endereçamento IP
Espaços de Endereços IP (RFC 1466)
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Capítulo 2
35
Endereçamento IP
Espaços de Endereços IP (RFC 1466)
http://www.iana.org/assignments/ipv4-address-space/ipv4-address-space.xml
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Capítulo 2
36
Endereçamento IP
Espaços de Endereços IP
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Capítulo 2
37
Endereçamento IP
Exemplo de Rede IP
192.178.20.12 192.178.20.20
128.10.0.0 (classe B)
128.10.2.40
192.178.20.0
(classe C)
128.10.2.3 128.10.2.8 128.10.2.26 128.10.2.32 192.178.20.2
128.10.2.17
Multi-homed
host
Roteador
192.178.20.5
192.178.20.8
110.0.0.60
110.0.0.0 (classe A)
Internet
110.0.0.25
15.0.0.37
110.0.0.6 110.0.0.16
110.0.0.10 110.0.0.20
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Capítulo 2
38
Endereçamento IP
Mapeamento de Endereço IP em Endereço Físico MAC (ARP)
Rede IP 192.10.10.0 (classe C)
Interface
de Rede
(NIC)
IP = 192.10.10.3
IP = 192.10.10.8
IP = 192.10.10.12
IP = 192.10.10.30
MAC=02.60.8C.07.48.05 MAC=08.00.20.05.11.52 MAC=00.00.1D.00.97.1C MAC=0D.0A.12.1A.18.10
Aplicação
IP
Transporte
IP
Inter-Rede
IP
Interface de Rede
MAC
Intra-Rede
MAC
Protocolo ARP
Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações
-
TL-016 / 2016
Capítulo 2
39
Endereçamento IP
Mapeamento de Endereço IP em Endereço Físico MAC (ARP)
Protocolo ARP - Formato da Mensagem:
Mensagem ARP
Cabeçalho
do Quadro
Área de Dados do Quadro Físico de Rede FCS
Octeto
Octeto
Tipo Hardware
Total de
28
octetos
para
endereço
MAC
Ethernet
Comp.
End.Físico
Comp.
End.IP
Octeto
Octeto
Tipo Protocolo
Operação
End.Físico origem (octetos 0 - 3)
End. Físico origem
(octetos 4 - 5)
End. IP origem
(octetos 2 - 3)
Mensagem ARP é
encapsulada dentro
de um Quadro Físico
de Rede
End. IP origem
(octetos 0 - 1)
End. Físico destino
(octetos 0 - 1)
End. Físico destino (octetos 2 - 5)
End. IP destino (octetos 0 - 3)
Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações
ARP Request
IP origem
IP destino
MAC origem
MAC destino = difusão
ARP Reply
IP origem
IP destino
MAC origem (preenche)
MAC destino
-
TL-016 / 2016
Capítulo 2
40
Endereçamento IP
Mapeamento MAC em IP na inicialização (RARP)
Rede IP 192.10.10.0 (classe C)
IP = 192.10.10.3
IP = 192.10.10.8
MAC=02.60.8C.07.48.05 MAC=08.00.20.05.11.52
IP = 192.10.10.12
MAC=00.00.1D.00.97.1C
IP = ?????????
MAC=0D.0A.12.1A.18.10
Máquinas sem endereço IP
no momento do login na rede)
Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações
-
TL-016 / 2016
Capítulo 2
41
Endereçamento IP
Mapeamento MAC em IP na inicialização (RARP)
Protocolo RARP:
Na inicialização a máquina envia o seu endereço MAC ao(s) Servidore(s) RARP que devolvem o
seu endereço IP.
0D.0A.12.1A.18.10
0D.0A.12.1A.18.10
0D.0A.12.1A.18.10
0D.0A.12.1A.18.10
RARP Request
IP = 192.10.10.3
MAC=02.60.8C.07.48.05
IP = 192.10.10.8
MAC=08.00.20.05.11.52
IP = 192.10.10.12
MAC=00.00.1D.00.97.1C
IP = ?????????
MAC=0D.0A.12.1A.18.10
Servidor RARP
MAC
0D.0A.12.1A.18.10
02.60.8C.10.05.8A
:
IP
192.10.10.30
192.10.10.34
:
192.10.10.30
192.10.10.30
RARP Reply
IP = 192.10.10.3
MAC=02.60.8C.07.48.05
IP = 192.10.10.8
MAC=08.00.20.05.11.52
IP = 192.10.10.12
MAC=00.00.1D.00.97.1C
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IP = 192.10.10.30
MAC=0D.0A.12.1A.18.10
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Capítulo 2
42
Endereçamento IP
Mapeamento MAC em IP na inicialização (RARP)
Protocolo RARP - Formato da Mensagem:
Mensagem RARP
Cabeçalho
do Quadro
Área de Dados do Quadro Físico de Rede FCS
Octeto
Octeto
Tipo Hardware
Total de
28
octetos
para
endereço
MAC
Ethernet
Comp.
End.Físico
Comp.
End.IP
Octeto
Octeto
Tipo Protocolo
Operação
End.Físico origem (octetos 0 - 3)
End. Físico origem
(octetos 4 - 5)
End. IP origem
(octetos 2 - 3)
Mensagem RARP é
encapsulada dentro
de um Quadro Físico
de Rede
End. IP origem
(octetos 0 - 1)
End. Físico destino
(octetos 0 - 1)
End. Físico destino (octetos 2 - 5)
End. IP destino (octetos 0 - 3)
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RARP Request
IP origem = 0.0.0.0
IP destino = difusão
MAC origem
MAC destino = difusão
RARP Reply
IP origem
IP destino
MAC origem
MAC destino
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