Rede de Destino

Endereçamento e Roteamento IP
Redes TCP/IP
Topologia Internet
• Internet - WAN
Gateway ou roteador
Rede Física
Rede Física
internet
Rede Física
Rede Física
Edgard Jamhour
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
Endereços IP
• Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST
Endereço IP de 32 bits
Id rede
(prefixo)
host
Id de host
Rede fisica
Rede física
internet
hosts com o
mesmo
identificador de
rede.
hosts com
identificadores
de rede
distintos.
Rede física
Rede Física
Edgard Jamhour
Classes de Endereçamento IP
Classe
Octetos
Número de
Prefixos
Endereços 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
Endereços IP com Classe
10.x.x.x
...
16 milhões
A
172.68.x.x
...
65 mil
B
200.134.51.x
...
255
C
Edgard Jamhour
Exemplo de Endereçamento
identificador de rede
200.0.0.3
200.0.0.2
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 dois endereços IP, um para cada rede.
Edgard Jamhour
Limitações do IP com classe
Universidade A
...
2000 computadores
Instituto B
...
200 computadores
Edgard Jamhour
Limitações do IP com Classe
Universidade A
Universidade A
...
253 computadores
...
...
253 computadores
OITO CLASSES C
2024 endereços
2000 computadores
UMA CLASSE B
65536 endereços
Edgard Jamhour
Endereços IP sem classe
• Classless Inter-Domain Routing (CIDR)
– Introduzido em 1993, modificou a forma como o tamanho do prefixos de
rede em um endereço IP é determinado.
• O CIDR adota o conceito de máscara de subrede de tamanho
variável, que permite definir prefixos de qualquer tamanho
– VLSM (Variable Length Subnet Masking)
IP (32 bits)
Máscara de Subrede (32 bits)
Edgard Jamhour
Máscara de Subrede
• A Máscara de Subrede
– 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
SubRedes
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
200.0.0.32/27
200.0.0.32
(32 IPs)
200.0.0.63
200.0.0.127
(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
SuperRedes
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
(256 IPs)
200.0.2.255
200.0.2.0/23
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
Máscaras em Notação Decimal Pontuada
• 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
Exemplo de Atribuição de Endereços
subrede 3
subrede 2
r2
r3
...
...
50 computadores
200.1.1.0/24
50 computadores
r1
...
100 computadores
subrede1
Edgard Jamhour
Exemplo de Atribuição de Endereços
200.1.1.193
200.1.1.129
subrede 3
200.1.1.128/26
subrede 2
200.1.1.192/26
r2
r3
...
200.1.1.130
...
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
subrede 1
200.1.1.0/25
Edgard Jamhour
Endereços IP especiais
• Não podem ser atribuídos a nenhuma estação:
– Primeiro endereço do bloco de subrede
• Identificador da subrede
– Último endereço do bloco de subrede
• Broadcast para a subrede
– 127.0.0.0/8:
• Bloco de endereços de loopback
– 0.0.0.0:
• Identificador da Internet
• Endereço de Inicialização (DHCP)
– 255.255.255.255:
• Broadcast para todas as redes
Edgard Jamhour
Loopback = Transmissão Local
• Os pacotes IP com endereço de loopback não são enviados para
camadas inferiores da pilha TCP/IP.
– Eles são tratados localmente pela própria estação
• 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
Mapeamento de Endereços
• Um computador com uma única interface de rede é dito “singlehomed”
– Interface de rede = NIC - Network Interface Card.
• Um computador com múltiplas interface de rede é dito “multi-homed”
– Um roteador pode ser considerado como um computador especializado,
do tipo multi-homed.
• Na arquitetura TCP/IP, cada uma das interfaces de rede possui 2
endereços:
– um endereço físico (MAC) e um endereço IP.
Endereços de 48 bits
(6 bytes)
NIC
MAC (00-60-08-16-85-B3)
IP (200.0.0.1)
Edgard Jamhour
Endereço MAC
• O padrão IEEE 802 define 2 formas de
endereçamento MAC
– endereços administrados localmente
• Quem instala a placa de rede.
– endereços universais
• Pelo fabricante.
1
2
3
Código do
Frabricante
4
5
6
Número de
Série
Edgard Jamhour
Filtragem de Endereços
IP
REDE
INTERRUPÇÃO
MAC
FÍSICA
MACD = PLACA DE REDE LOCAL
MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)
MACD
MACO
IPO
IPD
DADOS
CRC
Edgard Jamhour
Relação entre IP e MAC
endereço IPA
Estação A
Estação B
NIC
endereço
físico MACA
NIC
endereço IPB
endereço físico
MACB
datagrama
MACB
MACA
IPA
IPB
Dados
quadro
Edgard Jamhour
Address Resolution Protocol - ARP
• O ARP é um protocolo que efetua a descoberta do endereço MAC de
um computador a partir do endereços IP.
– As mensagens são passadas para a camada de rede especificando o
destinatário através do endereço IP.
– O protocolo ARP precisa determinar o endereço MAC do destinatário para
a camada de enlace de dados.
IP ORIGEM
Rede
Enlace de Dados
LLC +MAC
Tipo
MAC de
Destino
MAC de
Origem
IP DESTINO
Dado
Dado
ECC
Edgard Jamhour
ARP
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
ARP
• O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os datagramas
enviados na ARP Cache.
– Se ele for encontrado, o endereço MAC é copiado da cache.
– Se não, um pacote ARP Request é enviado em broadcast para subrede.
• Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve o endereço
para o roteador ao invés do destinatário final.
ARP Cache
endereço IP
200.0.0.1
200.0.0.3
endereço MAC
00-60-08-16-85-B3
00-60-08-16-85-ca
tipo
dinâmico
dinâmico
Edgard Jamhour
O ARP só funciona na rede local
ARP request
o roteador não propaga broadcast
Edgard Jamhour
Detecção de Endereços IP Duplicados
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
200.0.0.2
200.0.0.4
C
200.0.0.2
Edgard Jamhour
Roteamento
comunicação intrarede.
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
comunicação interredes
Edgard Jamhour
Roteamento
• 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
DESTINO
MAC
ORIGEM
IP
ORIGEM
IP
DESTINO
DADOS
MAC
ORIGEM
IP
ORIGEM
IP
DESTINO
DADOS
INTER-REDES
MAC
ROTEADOR
Edgard Jamhour
Comunicação Inter-Redes
• O endereço IP de origem e de destino se mantém os mesmos durante
todos os saltos de um pacote através de vários roteadores.
• O endereço MAC é modificado para endereçar os elementos
participantes de cada salto.
200.0.0.2/24
Router 1
Router 2
210.1.2.3/24
emissor
MAC1
receptor
MAC2
MAC3
MAC4
MAC5
MAC6
Edgard Jamhour
Comunicação Inter-Redes
B A IPA IPD
D C IPA IPD
B
IPB
A
IPA
C
IPC
D
IPD
Edgard Jamhour
Exemplo
primeiro salto:
IP origem: 10.0.0.2
IP destino: 30.0.0.2
endereço físico de origem: A
endereço físico de destino: B
segundo salto:
IP origem: 10.0.0.2
IP destino: 30.0.0.2
endereço físico de origem: C
endereço físico de destino: D
terceiro salto:
IP origem: 10.0.0.2
IP destino: 30.0.0.2
endereço físico de origem: E
endereço físico de destino: F
quadro
quadro
rede 10.0.0.0
quadro
roteador
rede 20.0.0.0
IP: 20.0.0.3
endereço físico: D
emissor
IP: 10.0.0.2
endereço físico: A
IP: 10.0.0.3
endereço físico: B
roteador
rede 30.0.0.0
receptor
IP: 30.0.0.3
endereço físico: E
IP: 30.0.0.2
endereço físico: F
IP: 20.0.0.2
endereço físico: C
Edgard Jamhour
Tabela de Roteamento
• FORMATO GERAL
•
•
•
•
REDE DESTINO: 200.1.2.0 255.255.255.0
GATEWAY ou NEXT-HOP: 200.1.2.1
INTERFACE: eth0 ou 200.1.2.5
CUSTO: 1
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
Rede de Destino
• Formada por um endereço de base e uma máscara de subrede.
Exemplos:
– 200.134.51.0 (MASCARA 255.255.255.0):
• Rota para os computadores:
– 200.134.51.0 a 200.134.51.255
– 200.134.0.0 (MASCARA 255.255.0.0):
• Rota para os computadores:
– 200.134.0.0 a 200.134.255.255.
– 200.134.51.6 (MASCARA 255.255.255.255):
• Rota para o computador:
– 200.134.51.6.
– 0.0.0.0 (MASCARA 0.0.0.0)
• Rota para todos os computadores
– 0.0.0.0 até 255.255.255.255
Edgard Jamhour
Exemplo de Tabelas de Roteamento
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
10.0.0.1/30
200.134.51.25
B
REDE 200.134.51.0/24
Edgard Jamhour
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
eth0
200.134.51.25
B
Edgard Jamhour
Seqüência de Análise da Rota
• 1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA
– ROTA MAIS ESPECÍFICA:
• ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA
• 2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO
• 3) ORDEM DAS ROTAS NA TABELA
Edgard Jamhour
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
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
Rota Default e Gateway Default
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
eth0
200.134.51.25
B
Edgard Jamhour
Múltiplas Rotas e Custos
Rede Destino
Gateway
Interface
Custo
0.0.0.0/0
10.0.0.6
10.0.0.5
1 (10)
0.0.0.0/0
10.0.0.2
10.0.0.1
2 (2)
200.134.51.0/24
10.0.0.6
10.0.0.5
2 (11)
200.134.51.0/24
10.0.0.2
10.0.0.1
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
Roteamento com Subredes
200.1.2.1
REDE 200.1.2.0/25
10.0.0.5/30
200.1.2.2
10.0.0.6/30
A
INTERNET
roteador
1
roteador
2
200.1.2.129
10.0.0.2/30
10.0.0.1/30
200.1.2.130
B
REDE 200.1.2.128/25
Edgard Jamhour
Tabelas de Roteamento
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
Conclusão
• Endereçamento baseado em classes
• Endereçamento sem classes (CIDR e VLSM)
• ARP (Address REsolution Protocol)
• Tabelas de roteamento
• Agregação de rotas
Edgard Jamhour