Camada de Redes

Formato do datagrama IP
número da versão
do protocolo IP
comprimento do
cabeçalho (bytes)
“tipo” dos dados (DS)
número máximo
de enlaces restantes
(decrementado a
cada roteador)
protocolo da camada
superior ao qual
entregar os dados
32 bits
comp. tipo de
comprimento
cab serviço
início do
ident. 16-bits bits
fragmento
sobre- camada
checksum
superior
vida
Internet
ver
comprimento total
do datagrama
(bytes)
para
fragmentação/
remontagem
endereço IP de origem 32 bits
endereço IP de destino 32 bits
Opções (se tiver)
dados
(comprimento variável,
tipicamente um segmento
TCP ou UDP)
p.ex. temporizador,
registrar rota
seguida, especificar
lista de roteadores
a visitar.
4: Camada de Rede
4a-1
Endereço IP: introdução
endereço IP: ident.
de 32-bits para
interface de estação,
roteador
r interface: conexão
entre estação,
roteador e enlace
físico
r
m
m
m
roteador típico tem
múltiplas interfaces
estação pode ter
múltiplas interfaces
endereço IP associado
à interface, não à
estação ou roteador
223.1.1.1
223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
223.1.3.2
223.1.3.1
223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001
223
1
1
4: Camada de Rede
1
4a-2
Endereço IP: estrutura
r
endereço IP:
m
m
r
part de rede (bits de
mais alta ordem)
parte de estação (bits
de mais baixa ordem)
O quê é uma rede IP?
(da perspectiva do
endereço IP)
m interfaces de
dispositivos com a
mesma parte de rede
nos seus endereços IP
m podem alcançar um ao
outro sem passar por
um roteador
223.1.1.1
223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
LAN
223.1.3.1
223.1.3.2
Esta rede consiste de 3 redes IP
(para endereços IP começando com
223, os primeiros 24 bits são a
parte de rede)
4: Camada de Rede
4a-3
Endereçamento IP
223.1.1.2
Como achar as redes?
r disassociar cada
interface do seu
roteador, estação
r criar “ilhas” de redes
isoladas
223.1.1.1
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.9.2
223.1.7.0
223.1.9.1
223.1.7.1
223.1.8.1
Sistema interligado
consistindo de
seis redes
223.1.8.0
223.1.2.6
223.1.2.1
223.1.3.27
223.1.2.2
223.1.3.1
223.1.3.2
4: Camada de Rede
4a-4
Endereço IP: organização
•Endereçamento “baseado em classes”
classe
A
0
B
10
C
110
D
1110
rede
1.0.0.0 to
127.255.255.255
estação
rede
estação
rede
estação
endereço multiponto
128.0.0.0 to
191.255.255.255
192.0.0.0 to
223.255.255.255
224.0.0.0 to
239.255.255.255
32 bits
•uso ineficiente e esgotamento do espaço de endereços
•p.ex.: rede da classe B aloca endereços para 65K
estações, mesmo se houver apenas 2K estações nessa rede
4: Camada de Rede
4a-5
Endereço IP: organização (cont)
•Endereçamento “sem classe”
O foco passa a ser a Máscara de Sub-rede, visando flexibilizar
o uso e reduzir o disperdício de endereços IP:
- “Mascarar” os bits do IP que identificam a Rede e a Estação
- Diminuir o tamanho do Domínio de Broadcast
r CIDR: Classless InterDomain Routing
m
m
parte de rede do endereço de comprimento arbitrário
formato de endereço: a.b.c.d/x, onde x é um prefixo que
identifica o no. de bits na parte de rede do endereço
parte
de rede
parte de
estação
11001000 00010111 00010000 00000000
200.23.16.0/23
4: Camada de Rede
4a-6
Endereço IP: Cálculo de Sub-Rede
Dado o ID de Rede 192.5.34.0/24, criar 5 sub-redes com 12 hosts cada.
Com os bits de sub-rede teremos 23 = 8. Com os bits para os hosts teremos 25=32.
8 Sub-Redes
Sub-redes
000
001
010
011
100
101
110
111
23=8
0
32
64
96
128
160
192
224
32 endereços de Hosts
em cada Sub-rede
Host 25=32
00000
00001
00010
00011
00100
.
.
.
.
.
.
11101
11110
11111
0
1
2
3
4
29
30
31
Com a 2º sub-rede teremos:
•ID da Sub-rede:
192.5.34.32
•Máscara de Sub-rede:
255.255.255.224
•Intervalo de Hosts:
192.5.34.33 até 192.5.34.62
•Endereço de Broadcast:
192.5.34.63
4: Camada de Rede
4a-7
Endereços IP: como conseguir um?
Estações (parte de estação):
r codificado pelo administrador num arquivo
r DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol:
obtém endereço dinamicamente: “plug-and-play”
m estação difunde mensagem “DHCP discover”
m servidor DHCP responde com “DHCP offer”
m estação solicita endereço IP: “DHCP request”
m servidor DHCP envia endereço: “DHCP ack”
4: Camada de Rede
4a-8
Endereçamento IP: a última palavra...
P: Como um provedor IP consegue um bloco de
endereços?
A: ICANN: Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers
m aloca endereços
m gerencia DNS
m aloca nomes de domínio, resolve disputas
(no Brasil, estas funções foram delegadas ao
Registro nacional, sediado na FAPESP (SP), e
comandado pelo Comitê Gestor Internet BR)
4: Camada de Rede
4a-9
Enviando um datagrama da origem ao destino
tabela de rotas em A
rede dest. próx. rot.
223.1.1
223.1.2
223.1.3
datagrama IP:
campos end. IP end. IP
misc origem dest
r
r
dados
datagrama permanece
inalterado, enquanto passa
da origem ao destino
campos de endereços de
interesse aqui
A
Nenlaces
223.1.1.4
223.1.1.4
1
2
2
223.1.1.1
223.1.2.1
B
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.3.1
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
E
223.1.3.2
4: Camada de Rede 4a-10
Enviando um datagrama da origem ao destino
campos
dados
misc 223.1.1.1 223.1.1.3
Supomos um datagrama IP
originando em A, e
endereçado a B:
r
r
r
procura endereço de rede de B
descobre que B é da mesma
rede que A
camada de enlace remeterá
datagrama direamente para B
num quadro da camada de
enlace
m B e A estão diretamente
ligados
rede dest. próx. rot.
223.1.1
223.1.2
223.1.3
A
Nenlaces
223.1.1.4
223.1.1.4
1
2
2
223.1.1.1
223.1.2.1
B
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.3.1
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
E
223.1.3.2
4: Camada de Rede 4a-11
Enviando um datagrama da origem ao destino
aampos
dados
misc 223.1.1.1 223.1.2.2
Origem A, destino E:
r
r
r
r
r
r
procura endereço de rede de E
E está numa rede diferente
A
m A e E não ligados diretamente
tabela de rotas: próximo
roteador na rota para E é
B
223.1.1.4
camada de enlace envia
datagrama ao roteador 223.1.1.4
num quadro da camada de enlace
datagrama chega a 223.1.1.4
continua…
rede dest. próx. rot.
223.1.1
223.1.2
223.1.3
Nenlaces
223.1.1.4
223.1.1.4
1
2
2
223.1.1.1
223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.3.1
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
E
223.1.3.2
4: Camada de Rede 4a-12
Enviando um datagrama da origem ao destino
aampos
dados
misc 223.1.1.1 223.1.2.2
rede
dest.
223.1.1
Chegando a 223.1.1.4, destinado a 223.1.2
223.1.3
223.1.2.2
r
r
r
r
procura endereço de rede de E
A
E fica na mesma rede que a
interface 223.1.2.9 do roteador
m Roteador e E estão diretamente
B
ligados
camada de enlace envia datagrama p/
223.1.2.2 dentro de quadro de
camada de enlace via interface
223.1.2.9
datagrama chega a 223.1.2.2!!! (oba !)
próx.
rot. Nenl. interface
-
1
1
1
223.1.1.4
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.1.1
223.1.2.1
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.1.3
223.1.3.1
223.1.2.9
223.1.3.27
223.1.2.2
E
223.1.3.2
4: Camada de Rede 4a-13
IP: Fragmentação & Remontagem
r
r
cada enlace de rede tem MTU
(max.transmission unit) maior tamanho possível de
quadro neste enlace.
m tipos diferentes de enlace
têm MTUs diferentes
datagrama IP muito grande
dividido (“fragmentado”)
dentro da rede
m um datagrama vira vários
datagramas
m “remontado” apenas no
destino final
m bits do cabeçalho IP
usados para identificar,
ordenar fragmentos
relacionados
fragmentação:
entrada: um datagrama
grande
saída: 3 datagramas
menores
remontagem
4: Camada de Rede 4a-14
ICMP: Internet Control Message Protocol
r
r
r
usado por estações,
roteadores para comunicar
informação s/ camada de rede
m relatar erros: estação,
rede, porta, protocolo
inalcançáveis
m pedido/resposta de eco
(usado por ping)
camada de rede “acima de” IP:
m msgs ICMP transportadas
em datagramas IP
mensagem ICMP: tipo, código
mais primeiros 8 bytes do
datagrama IP causando erro
Tipo
0
3
3
3
3
3
3
4
8
9
10
11
12
Código descrição
0
resposta de eco (ping)
0
rede dest. inalcançável
1
estação dest inalcançável
2
protocolo dest inalcançável
3
porta dest inalcançável
6
rede dest desconhecida
7
estação dest desconhecida
0
abaixar fonte (controle de
congestionamento - ñ usado)
0
pedido eco (ping)
0
anúncio de rota
0
descobrir roteador
0
TTL (sobrevida) expirada
0
erro de cabeçalho IP
4: Camada de Rede 4a-15
IPv6
r Motivação inicial: espaço de endereços de 32-
bit completamente alocado até 2008.
r Motivação adicional :
m
m
m
formato do cabeçalho facilita acelerar
processamento/re-encaminhamento
mudanças no cabeçalho para facilitar QoS
novo endereço “anycast”: rota para o “melhor” de
vários servidores replicados
r format do datagrama IPv6:
m cabeçalho de tamanho fixo de 40 bytes
m não admite fragmentação
4: Camada de Rede 4a-16
Cabeçalho IPv6
Prioridade: identifica prioridade entre datagramas no fluxo
Rótulo do Fluxo: identifica datagramas no mesmo “fluxo”
(conceito de “fluxo” mal definido).
Próximo cabeçalho: identifica protocolo da camada superior
para os dados
4: Camada de Rede 4a-17
Outras mudanças de IPv4
r Checksum: removido completamente para
reduzir tempo de processamento a cada
roteador
r Opções: permitidas, porém fora do
cabeçalho, indicadas pelo campo “Próximo
Cabeçalho”
r ICMPv6: versão nova de ICMP
m
m
tipos adicionais de mensagens, p.ex. “Pacote
Muito Grande”
funções de gerenciamento de grupo multiponto
4: Camada de Rede 4a-18
Transição de IPv4 para IPv6
r Não todos roteadores podem ser
atualizados simultaneamente
m
m
“dias de mudança geral” inviáveis
Como a rede pode funcionar com uma mistura de
roteadores IPv4 e IPv6?
r Duas abordagens propostas:
m Pilhas Duais: alguns roteadores com duas pilhas
(v6, v4) podem “traduzir” entre formatos
m Tunelamento: datagramas IPv6 carregados em
datagramas IPv4 entre roteadores IPv4
4: Camada de Rede 4a-19
Abordagem de Pilhas Duais
4: Camada de Rede 4a-20
Tunelamento
IPv6 dentro de IPv4 quando necessário
4: Camada de Rede 4a-21