Endereço Físicos = MAC

Introdução as Redes TCP/IP
Roteamento com CIDR
Edgard Jamhour
LAN = Redes de Alcance Local
– Exemplo: Ethernet II não Comutada
Barramento = Broadcast Físico
Transmitindo
ESCUTANDO
ESCUTANDO
quadro
A
B
A
.
DADOS
B
C
CRC
quadros na fila de espera
Edgard Jamhour
Quadro ou Frame do Ethernet II :
– Menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local.
ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO
ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM
B
A
CABEÇALHO
TIPO
DADOS
CRC
FECHO
Edgard Jamhour
Endereços Físicos = MAC
Endereço Físicos = MAC
– No Ethernet, os endereços físicos são definidos pelo padrão IEEE 802
Duas formas de definição de endereços MAC
• Endereços administrados localmente
Definidos pelo administrador da rede.
• Endereços universais
Definidos pelo fabricante.
1
2
3
Código do
Frabricante
4
5
6
Número de
Série
Edgard Jamhour
Hub = Broadcast Físico
– Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a
construção dos barramentos físicos.
hub
1
C A
C A
A
3
2
C A
B
C
Edgard Jamhour
Switch = Ethernet Comutada
– A utilização de switches permite colocar o Ethernet em modo comutado.
Estado inicial
switch
1
(2)
(1)
C
A
3
2
C
A
(2)
...
C
A
PORTA
COMPUTADOR
...
...
Após a transmissão de A
A
B
C
PORTA
COMPUTADOR
1
A
Após a transmissão de C
switch
1
(4)
A
C
3
2
...
(3)
A
B
A
C
PORTA
COMPUTADOR
1
3
A
C
...
C
Edgard Jamhour
Porta do Switch = Domínio de Colisão
– Cada porta do switch define um domínio de colisão. Isto é, só é possível haver
colisão entre os computadores conectados a uma mesma porta.
switch
2
1
3
Tabela de Encaminhamento
hub
hub
A
B
C
D
E
F
PORTA
COMPUTADOR
1
2
3
A,B,C
D,E,F
G
G
Edgard Jamhour
Cascateamento de Switches
– Apesar de melhorar significativamente o desempenho da rede, os Switches
ainda apresentam limitação de escala.
switch
1
2
3
4
5
Switch 1
A
B
C
switch
1
2
D
3
E
5
4
Switch 2
F
switch
1
2
3
5
4
Switch 3
G
H
I
PORTA
COMPUTADOR
1
2
3
4
D,E,F,G,H,I
A
B
C
PORTA
COMPUTADOR
1
2
3
4
5
A,B,C
D
E
F
G,H,I
PORTA
COMPUTADOR
2
3
4
5
G
H
I
A,B,C,D,E,F
Edgard Jamhour
WAN = Redes de Grande Abrangência
– A interligação de LANs através de roteadores permite interligar um número
ilimitado de computadores em distâncias arbitrariamente grandes.
rede 1
rede 2
LAN
switch
LAN
1
Roteador
1
2
1
Roteador
2
WAN
3
2
switch
3
3
2
Roteador
3
rede 3
LAN
Tabela de Roteamento
1
switch
LAN
Rede
PORTA
Rede 3
Rede 1
Rede 2
1
2
3
Outros
Dados
.....
Edgard Jamhour
Pacote = Unidade de Informação na WAN
QUADRO E PACOTE
– Os pacotes são transportados no interior dos quadros.
QUADRO = Transporte na LAN
PACOTE = Transporte na WAN
DESTINO
ORIGEM
ORIGEM
DESTINO
DADOS
CRC
ENDEREÇO DE REDE: definidos pelo IP
ENDEREÇO FÍSICO: definidos pelo Ethernet
Edgard Jamhour
Rede = Bloco de Endereços
– O agrupamento de computadores em redes permite reduzir a quantidade de
informações na memória do roteador.
h
se REDE1... envie para x
se REDE2 ... envie para y
REDE 1
SWITCH
REDE 3
SWITCH
a
REDE1.1
b
REDE1.2
c
x
z
REDE1.3
m
se REDE1 ou REDE2...
envie para z
y
REDE 2
SWITCH
d
e
z
REDE2.2
REDE3.3
REDE2.2
f
e
REDE2.1
m
y
REDE3.3
REDE2.2
REDE2.3
Edgard Jamhour
Internet = Topologia WAN
– Endereços de Rede definidos pelo Protocolo IP
Gateway ou
roteador
LAN = Rede Física
LAN = Rede Física
internet
LAN = Rede Física
LAN = Rede Física
Edgard Jamhour
Endereços IP
– Endereços de 32 bits representados em notação decimal pontuada
2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120
10000000 00001010 00000010 00011110
27=128
23+21=10
21=2
128.10.2.30
notação
binária
24+23+22+21=30
notação decimal
pontuada
Edgard Jamhour
Interpretação do endereço IP
– Prefixo (Identificador de Rede) = parte mais significativa do endereço
– Sufixo (Identificador de HOST) = parte menos significativa do endereço
Endereço IP = 32 Bits
ID Rede
Mesmo ID de host
em toda LAN
ID HOST
LAN = Rede Física
Cada LAN
precisa ter um
ID de Rede
diferente
LAN = Rede Física
LAN = Rede Física
Edgard Jamhour
Quantos bits identificam a rede e quantos identificam o host?
– Modelo antigo: Endereçamento com classes
– O tamanho do prefixo é definido pela faixa ao qual o endereço pertence
ID Rede
1
Classe
ID HOST
2
Octetos
3
4
Número de
Prefixos
Número de
hosts por
prefixo
Faixa de Endereços
A
(0) R
H
H
H
128
16.777.216
1.0.0.0
127.255.255.255
B
(10) R
R
H
H
16.384
65.536
128.0.0.0
191.255.255.255
C
(110)
R
R
R
H
2.097.152
256
192.0.0.0 até
223.255.255.255
D
(1110)
----
268.435.456
224.0.0.0 até
239.255.255.255
Res.
(1111)
reservado
reservado
240.0.0.0 até
255.255.255.254
Edgard Jamhour
Exemplos de Classe
Endereços IP com Classe
– O endereçamento com classes permitia apenas 3 tamanhos de rede
10.0.0.0 a 10.255.255.255
...
16777216
A
172.68.0.0 a 172.168.255.255
...
65536
B
200.134.51.0 a 200.134.51.255
...
256
C
Edgard Jamhour
Exemplo de atribuição de endereços IP
– Duas redes classe C interconectadas por um roteador
identificador de rede
200.0.0. 2
200.0.0. 3
identificador do host
200.0.0. 4
200.0.0. 5
200.0.1. 4
200.0.1. 5
sub-rede
200.0.0
200.0.0. 1
roteador
sub-rede
200.0.1
200.0.1. 1
200.0.1. 2
200.0.1. 3
o roteador possui um endereço em cada rede
Edgard Jamhour
Limitação do modelo com classes
– A falta de flexibilidade na definição dos tamanhos da rede leva a grandes
desperdícios
Universidade A
...
2000 computadores
Instituto B
...
200 computadores
Edgard Jamhour
Soluções para criação de uma rede com 2000 computadores
Limitações do IP com Classe
– Criar múltiplas redes classe C
– Criar uma rede classe B
Universidade A
Universidade A
...
253 computadores
...
...
253 computadores
OITO CLASSES C
2024 endereços
2000 computadores
UMA CLASSE B
65536 endereços
Edgard Jamhour
CIDR = Classless Inter-Domain Routing
CIDR: Endereços IP sem classe
– O CIDR adota o conceito de máscara de subrede de tamanho variável, que
permite definir prefixos de qualquer tamanho
Introduzido em 1993, modificou a forma como o tamanho do
prefixos de rede em um endereço IP é determinado.
Também conhecido como VLSM (Variable Length Subnet
Masking)
Endereço IP (32 bits)
7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0
R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R H H H H H H H H H H H H
Máscara de Subrede (32 bits)
Edgard Jamhour
Formas de represntação da máscara de subrede
– Notação decimal pontuada
– Notação compacta
32 bits em notação decimal pontuada.
• bits 1 indicam o endereço da subrede
• bits 0 o endereço do host.
Máscaras Default:
classe A: 255.0.0.0 ou /8 ou
11111111.00000000. 00000000. 00000000.
classe B: 255.255.0.0 ou /16 ou
11111111. 11111111. 00000000. 00000000.
classe C: 255.255.255.0 ou /24 ou
11111111. 11111111. 11111111. 00000000.
Edgard Jamhour
Divisão em sub-redes
Máscaras em Notação Decimal Pontuada
– Cada bit de host trocado de 0 para 1 divide a rede em duas subredes de mesmo
tamanho.
Por default, a máscara de uma rede classe C é:
255.
255.
255.
0.
11111111. 11111111. 11111111. 00000000.
Para dividir a rede em 2 subredes, utiliza-se a máscara:
255.
255.
255.
128
11111111. 11111111. 11111111. 10000000.
Para dividir a rede em 4 subredes, utiliza-se a máscara:
255.
255.
255.
192
11111111. 11111111. 11111111. 11000000.
Para dividir a rede em 8 subredes, utiliza-se a máscara:
255.
255.
255.
224
11111111. 11111111. 11111111. 11100000.
Para dividir a rede em 16 subredes, utiliza-se a máscara:
255.
255.
255.
240
11111111. 11111111. 11111111. 11110000.
Edgard Jamhour
Divisão em sub-redes
– Aumentar a máscara de sub-rede em 1 bit divide o bloco de endereços ao meio
200.0.0.0/27
200.0.0.0/24
200.0.0.0/25
200.0.0.0/26
200.0.0.0
200.0.0.0
200.0.0.0
(64 IPs)
(128 IPs)
200.0.0.63
200.0.0.64/26
(256 IPs)
200.0.0.0
(32 IPs)
200.0.0.31
200.0.0.127
200.0.0.64
200.0.0.128/25
(64 IPs)
200.0.0.128
200.0.0.127
200.0.0.32/27
200.0.0.32
(32 IPs)
200.0.0.63
(128 IPs)
200.0.0.255
200.0.0.255
/24 = 255.255.255.0
/25 = 255.255.255.128
/26 = 255.255.255.192
/27 =255.255.255.224
Edgard Jamhour
Agregação em super redes
SuperRedes
– Diminuir o tamanho da máscara de sub-rede em 1 bit cria uma super rede com o
dobro do número de endereços (contíguos).
200.0.0.0/24
200.0.0.0/23
200.0.0.0
(256 IPs)
200.0.0.255
200.0.0.0
200.0.1.0/24
(512 IPs)
200.0.1.0
(256 IPs)
200.0.1.255
200.0.0.0/22
200.0.0.0
/24 = 255.255.255.0
/23 = 255.255.254.0
/22 = 255.255.252.0
200.0.1.255
(1024 IPs)
200.0.2.0/24
200.0.2.0/23
200.0.2.0
(256 IPs)
200.0.2.255
200.0.2.0
200.0.3.0/24
(512 IPs)
200.0.3.0
(256 IPs)
200.0.3.255
200.0.3.255
200.0.4.255
Edgard Jamhour
Endereços IP Especiais
Endereços IP especiais
– Não podem ser atribuídos a nenhuma estação
1) Primeiro endereço do bloco = Identificador da sub-rede
exemplo 200.1.1.128/25
2) Último endereço do bloco = Broadcast para a sub-rede
exemplo 200.1.1.127/25
3) Bloco de endereços de loopback
127.0.0.0/8
4) Endereço de Inicialização (DHCP)
0.0.0.0
5) Broadcast para todas as redes
255.255.255.255
Edgard Jamhour
Loopback = Transmissão Interna
Loopback = Transmissão Local
– Os pacotes IP com endereço de loopback não são enviados para camadas
inferiores da pilha TCP/IP.
Recomendação do IETF: 127.0.0.0/8 é
reservado para loopback
127.0.0.1
processo
A
processo
B
porta A
porta B
Transporte
Rede
Enlace
Física
Edgard Jamhour
Exemplo de atribuição de endereços
– Dividir um bloco de endereços classe C (/24) em três subredes
subrede 3
subrede 2
r2
r3
...
...
50 computadores
200.1.1.0/24
50 computadores
r1
...
100 computadores
subrede1
Edgard Jamhour
Divisão do bloco único (/24) em três sub-redes
– O número de endereços de cada bloco é dado por: 2 (32-máscara)
200.1.1.0/24
200.1.1.0
200.1.1.0/25
200.1.1.0
(128 IPs)
200.1.1.127
200.1.1.128/26
(256 IPs)
200.1.1.255
200.1.1.128/25
200.1.1.128
200.1.1.128
(64 IPs)
(128 IPs)
200.1.1.255
200.1.1.255
200.1.1.192/26
200.1.1.192
(64 IPs)
200.1.1.255
Edgard Jamhour
Cada LAN recebe endereços de uma sub-rede diferente
Exemplo de Atribuição de Endereços
subrede 3
200.1.1.193
200.1.1.129
200.1.1.128/26
200.1.1.192/26
r2
r3
...
200.1.1.130
subrede 2
...
200.1.1.0/24
200.1.1.194
200.1.1.179
200.1.1.243
r1
...
200.1.1.1
200.1.1.2
200.1.1.101
200.1.1.0/25
subrede 1
Edgard Jamhour
Filtragem de endereços MAC
Filtragem de Endereços
– A placa de rede repassa informações para a cada superior apenas em três
situações: unicast coincidente, multicast coincidente ou broadcast
Multicast IP = 224.0.0.5
IP = 200.1.2.3
REDE
INTERRUPÇÃO
MAC
FÍSICA
MACD = PLACA DE REDE LOCAL
MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)
MACD = MULTICAST (01.00.5E. 0. 0. 5)
MACD
MACO
IPO
IPD
DADOS
CRC
Edgard Jamhour
Mapeamento de endereços IP e MAC
ARP
– É feito através do protocolo ARP (Address Resolution Protocol)
qual o MAC do IP 200.0.0.2 ?
o MAC do IP 200.0.0.2 é C ?
ARP
REQUEST
ARP
REPLY
A
B
200.0.0.3
200.0.0.4
C
200.0.0.2
Edgard Jamhour
Comunicação Intra-redes e Inter-redes
Roteamento
– O ARP funciona de forma diferente para localizar endereços que estejam na
mesma rede que o host transmissor (intra-rede) ou em outra rede (inter-rede)
ARP Request
Comunicação Intra-rede
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
ARP Request
Comunicação Inter-redes
Edgard Jamhour
MAC do Destinatário
Roteamento
– É sempre alguém que está na mesma rede local que o transmissor
Comunicação intra-rede
Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do computador
de destino.
Comunicação inter-redes
O endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador
ligado a mesma rede física que a estação transmissora.
INTRA-REDE
MAC
HOST DESTINO
MAC
ORIGEM
IP
ORIGEM
IP
DESTINO
DADOS
MAC
ORIGEM
IP
ORIGEM
IP
DESTINO
DADOS
INTER-REDES
MAC
ROTEADOR
Edgard Jamhour
Endereço MAC = Enlace e Endereço IP = Rede
– O endereço MAC aponta para o destino do próximo salto (no mesmo enlace) e o
endereço IP aponta para o destino final na rede.
B A IPA IPD
D C IPA IPD
B
IPB
C
IPC
A
D
IPA
IPD
Edgard Jamhour
Tabela de Roteamento
Tabela de Roteamento
– Existem em todos os computadores e roteadores da rede (e qualquer outro
dispositivo que atue na camada 3 ou superior).
Rede Destino
Gateway
Endereço de base e Endereço
Máscara de Subrede do próximo
roteador
Interface
Custo
Por onde o
pacote será
enviado
Desempate
caso exista mais
de uma rota
para o mesmo
destino
200.1.2.0/24
200.1.2.0
200.1.2.255
ENDEREÇO DE BASE
PROPRIEDADE:
O resultado de um E-BINARIO de
qualquer endereço da rede
com a máscara resulta sempre no
endereço de base.
Edgard Jamhour
Exemplo:
Exemplo de Tabelas de Roteamento
– Cada elemento da rede precisa saber para onde enviar seus pacotes a fim de
entregá-los ao destino final.
200.17.98.1
REDE 200.17.98.0/24
INTERNET
A
roteador
1
roteador
2
200.134.51.1
10.0.0.2/30
B
10.0.0.1/30
200.134.51.25
REDE 200.134.51.0/24
Edgard Jamhour
Tabela de roteamento do computador B
Tabela do computador B
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
200.134.51.0/24
não tem
eth0 ou 200.134.51.25
1
200.17.98.0/24
200.134.51.1
eth0 ou 200.134.51.25
1
0.0.0.0/0
200.134.51.1
eth0 ou 200.134.51.25
1
roteador
1
200.134.51.1
200.134.51.0/24
B
eth0
200.134.51.25
Edgard Jamhour
Critérios de desempate das rotas
Seqüência de Análise da Rota
– Utilizado quando mais de uma linha da tabela aponta para redes de destino que
incluem o endereço para onde o pacote será enviado.
1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA
ROTA MAIS ESPECÍFICA =
ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA
ROTA COM A MAIOR MÁSCARA DE SUBREDE
2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO
3) INTERNO AO SISTEMA
EXEMPLO: ORDEM DAS ROTAS NA TABELA
Edgard Jamhour
Tabela do Roteador 1
Tabela do Roteador 1
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
200.134.51.0/24
não tem
200.134.51.1
0
200.17.98.0/24
não tem
200.17.98.1
0
0.0.0.0/0
10.0.0.2
10.0.0.1
1
REDE 0.0.0.0/0
REDE 200.17.98.0/24
200.17.98.1
roteador
1
roteador
2
200.134.51.1
REDE 200.134.51.0/24
10.0.0.2/30
10.0.0.1/30
Edgard Jamhour
Tabela do Roteador 2
Tabela do Roteador 2
Rede Destino
10.0.0
Interface
Custo
200.134.51.0/24
10.0.0.1
10.0.0.2
1
200.17.98.0/24
10.0.0.1
10.0.0.2
1
0.0.0.0/0
10.0.0.6
10.0.0.5
1
10.0.0.5/30
INTERNET
REDE 200.17.98.0/24
200.17.98.1
10.0.0.6/30
roteador
2
roteador
1
200.134.51.1
10.0.0.2/30
REDE 200.134.51.0/24
10.0.0.1/30
Edgard Jamhour
Eliminando rotas desnecessárias
Rota Default e Gateway Default
– Uma rota é desnecessária quando sua eliminação não muda o trajeto do pacote
enviado aos destinos que ela representa.
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
200.134.51.0/24
não tem
eth0 ou 200.134.51.25
1
200.17.98.0/24
200.134.51.1
eth0 ou 200.134.51.25
1
0.0.0.0/0
200.134.51.1
eth0 ou 200.134.51.25
1
roteador
1
O roteador 1 é o gateway default para
a rede 200.134.51.1 pois ele é o
caminho para todas as demais redes
200.134.51.1
200.134.51.0/24
B
eth0
200.134.51.25
Edgard Jamhour
Mais de um caminho para um mesmo destino usando saltos
Múltiplas Rotas e Custos
– Todos os caminhos possíveis são representados na tabela de roteamento
(configuração manual).
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
0.0.0.0/0
10.0.0.6
10.0.0.5
1
0.0.0.0/0
10.0.0.2
10.0.0.1
2
200.134.51.0/24
10.0.0.6
10.0.0.5
2
200.134.51.0/24
10.0.0.2
10.0.0.1
1
200.17.98.0/24
Não tem
200.17.98.1
0
10.0.0.5/30
10.0.0.6/30
REDE 200.17.98.0/24
INTERNET
10 Mbps
R2
R1
100 Mbps
10.0.0.1/30
10.0.0.2/30
R3
100 Mbps
REDE 200.134.51.0/24
Edgard Jamhour
Utilizando custos relativos a velocidade do enlace
Múltiplas Rotas e Custos
– O enlace mais rápido da rede (Vmax) tem custo 1.
– Os demais enlaces tem custo relativo (Vmax/V).
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
0.0.0.0/0
10.0.0.6
10.0.0.5
10
0.0.0.0/0
10.0.0.2
10.0.0.1
2
200.134.51.0/24
10.0.0.6
10.0.0.5
11
200.134.51.0/24
10.0.0.2
10.0.0.1
1
200.17.98.0/24
Não tem
200.17.98.1
0
10.0.0.5/30
10.0.0.6/30
REDE 200.17.98.0/24
10 Mbps
(10)
R1
10.0.0.1/30
100 Mbps
(1)
10.0.0.2/30
R3
INTERNET
R2
100 Mbps
(1)
REDE 200.134.51.0/24
Edgard Jamhour
Roteamento com sub-redes
Roteamento com Subredes
– Não existe diferença na definição das tabelas de roteamento quando máscaras
de sub-rede que não são default são utilizadas.
200.1.2.1
REDE 200.1.2.0/25
10.0.0.5/30
200.1.2.2
10.0.0.6/30
INTERNET
A
roteador
1
roteador
2
200.1.2.129
10.0.0.2/30
10.0.0.1/30
B
200.1.2.130
REDE 200.1.2.128/25
Edgard Jamhour
Exemplo
Tabelas de Roteamento
– Tabelas de roteamento com máscaras de sub-rede que não são default
Computador A
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
200.1.2.0/25
não tem
200.1.2.2
0
0.0.0.0/0
200.1.2.1
200.1.2.2
1
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
200.1.2.0/25
não tem
200.1.2.1
0
200.1.2.128/25
não tem
200.1.2.129
0
0.0.0.0/0
10.0.0.2
10.0.0.1
1
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
200.1.2.0/24
10.0.0.1
10.0.0.2
1
0.0.0.0/0
10.0.0.6
10.0.0.5
1
Roteador 1
Roteador 2
Edgard Jamhour
Endereçamento baseado em classes
Endereçamento sem classes (CIDR e VLSM)
ARP (Address REsolution Protocol)
Tabelas de roteamento
Agregação de rotas
Edgard Jamhour