Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti [email protected] Redes de Computadores Nível de Rede Fontes principais: Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus. Internetworking with TCP/IP - Vol. I. Douglas E. Comer Uso de alguns Slides de Raj Jain. Univ. de Ohio. EUA. Nível de Rede Internet Nível de Rede na Internet O ambiente inter-redes: – hosts conectados a redes – redes interligam-se por gateways: redes variam de redes locais a redes de grande porte Nível de Rede na Internet Nível de Rede na Internet - IPv4 Protocolo IP - características: – serviço de datagrama não confiável - não há reconhecimento de dados – fragmentação e remontagem de pacotes – não há controle de erro sobre os dados: somente sobre o cabeçalho do pacote de rede – não há controle de fluxo – endereçamento hierárquico – roteamento adaptativo distribuídos nos gateways Nível de Rede na Internet - IPv4 Endereçamento IP – 32 bits – dividido em parte de rede e host dentro da rede – endereços de rede distribuídos pelo NIC (Network Information Center) - endereços de hosts na rede decididos localmente Nível de Rede na Internet - IPv4 Endereçamento IP Nível de Rede na Internet - IPv4 Endereçamento IP – número de hosts por rede nas diferentes classes de endereços Nível de Rede na Internet - IPv4 Endereçamento IP – hosts em uma rede tem mesmo prefixo de rede: end. Hierárquico – host conectado a mais de uma rede: multi-homed host - tem dois endereços IP - não realiza roteamento Nível de Rede na Internet - IPv4 Roteadores tem 2 ou mais endereços - um para cada interface de rede Nível de Rede na Internet - IPv4 Roteamento: – tabela nos gateways: informa próximo roteador apropriado para rede destino (next hop) Nível de Rede na Internet - IPv4 Roteamento: – conteúdo das tabelas nos gateways Nível de Rede na Internet - IPv4 Procedimento de Roteamento em cada Gateway: – pega endereço IP destino do pacote -> Dest se rede(Dest) == rede ligada diretamente ao Gateway então mapeia o endereço IP para endereço de enlace coloca pacote em um frame de enlace envia senão para cada entrada na tabela de roteamento testa se ( (Dest & Mascara) == rede(EntradaNaTabela) ) então pega o endereço do próximo roteador na entrada da tabela mapeia o endereço IP para endereço de enlace coloca pacote em um frame de enlace envia Fonte e destino no pacote IP permanecem os mesmos, muda o endereço de enlace do destino (endereço MAC) Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace: ARP - Address Resolution Protocol Nível de Rede na Internet - IPv4 Protocolo IPv4 - Cabeçalho Nível de Rede na Internet Nível de Rede na Internet - IPv4 Campos no cabeçalho do IPv4: – versão: sempre 4 – TOS (Type of Service): minimizar atraso, maximizar transferência total, maximizar confiabilidade, minimizar custo • raramente utilizado - implementado – identifier: identificador diferente para cada pacote – TTL: Time To Live: inicializado em 64 - decrementado em cada roteador - quando chega a zero descarta pacote - evita loops – protocol: informa o protocolo de nível superior contido nos dados. Eg.: TCP=6, UDP=17 – header checksum: soma de palavras de 16 bits usando complemento de um – IP source and destination addres : permanecem intactos durante roteamento (somente os endereços de enlace são manipulados nos roteadores) Nível de Rede na Internet - IPv4 Fragmentação e Remontagem de pacotes – protocolo de enlace pode limitar o tamanho de frames < 65,536 bytes – pacote de transporte pode ser muito grande para mandar em um único pacote IP – Separar a unidade de dados de transporte em fragmentos • cada fragmento torna-se um pacote IP (não é problema para roteadores) • cada fragmento tem mesmo identificador, endereço fonte e destino • o “fragment-offset” indica o deslocamento dos dados dentro do pacote original • flag “more fragments”: 0 se último • fragmentos remontados somente no destino final • “do not fragment” bit: sinaliza conteúdo que não pode ser separado roteador manda mensagem de erro se ele tem que fragmentar e não pode Nível de Rede na Internet - IPv4 Opções do IP: – gravar a rota; – gravar timestamps ao longo da rota; – loose source routing - fonte manda informações de alguns nodos a passar; – strict source routing - fonte manda informações estritas da rota a ser seguida – processamento em caso de fragmentação • opção COPY: copiar ou não copiar campo opções para os fragmentos • source route: copiar • record route: rotas diversas - copiar só para um Nível de Rede na Internet - ARP Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace – esquema de vinculação dinâmica – resolução de endereço • >>> Adress Resolution Protocol (ARP) – Procedimento implementado pelo ARP • estação tem endereço IP do destinatário na mesma rede e deseja achar o endereço de enlace • manda pacote em difusão na rede local perguntando qual a estação da rede que tem aquele endereço IP • todas estações escutam • somente a estação com o endereço de rede informado responde com seu endereço de enlace • originador guarda mapeamento endereço Rede -> endereço enlace em um cache • outras estações descartam os pacotes • próximos pacotes enviados do originador para o destinatário não serão mais por difusão Nível de Rede na Internet - RARP Mapeamento de Endereço de Enlace para Endereço IP – >>> Reverse Adress Resolution Protocol (RARP) – Usado para determinar endereço IP de estações sem disco durante o “boot” – Procedimento implementado pelo RARP • endereços MAC são únicos e permanentes • host envia por difusão na rede local um pedido RARP informando seu endereço MAC e perguntando pelo seu endereço IP • um Servidor RARP na rede local responde ao pedido, informando o endereço IP associado ao MAC • originador grava seu IP • demais estações descartam pacote • vários servidores por rede são desejados para maior confiabilidade • servidor implementa tabela de mapeamento MAC - > IP para a rede local onde está conectado Nível de Rede na Internet - Limitações Crescimento da rede – 10 bilhões de pessoas em 2020 – cada pessoa tendo mais de um computador – assumindo-se 100 computadores por pessoa --> 10e12 computadores – assumindo-se várias interfaces por nodo e vários endereços por interface: existem estimativas de 10e10 a 10e12 endereços por host – margem de segurança -> 10e15 endereços por host – requisitos de aproximadamente 10e9 redes – desejável: 10e12 a 10e15 redes Nível de Rede na Internet - IPv6 Endereçamento IPv4 não será capaz de suportar Protocolo IPv6 – endereços de 128 bits: 2e120 = 3.4 * 10e38 endereços • 665 * 10e21 endereços por m2 da superfície da terra – expectativa de suportar roteamento: • 8 * 10e17 a 2*10e33 endereços • 8 * 10e17 -> 1.564 endereços por m2 da superfície da terra Nível de Rede na Internet - IPv6 Nível de Rede na Internet - IPv6 IPv4 vs IPv6 – 1995 vs 1975 – IPv6 tem somente o dobro de cabeçalho do IPv4 – somente número de versão continua com mesmo lugar e significado – removidos: tamanho do cabeçalho, tipo de serviço, identificação, flags, deslocamento do fragmento, checksum do cabeçalho – protocol type trocado por next header – ttl representado por “hop limit” – adicionado: prioridade – todos os campos de tamanho fixo – não há campos opcionais – 8 bits para hop-limit = 255 máximo