Arquitetura TCP/IP Aplicação Transporte Rede Enlace Física Camada de Rede ● A “cola” da Internet Camada de Rede ● Funcionamento: ○ Transporta segmentos do hospedeiro transmissor para o receptor ○ No lado transmissor encapsula os segmentos em datagramas ○ No lado receptor, entrega os segmentos à camada de transporte ○ Protocolos da camada de rede em cada hospedeiro, roteador ○ Roteador examina campos de cabeçalho em todos os datagramas IP que passam por ele Camada de Rede ● Funções: ○ ○ Comutação ■ Mover da entrada para saída ■ Ação local Roteamento ■ Determinar rota do início ao fim ■ Caminho fim-a-fim Camada de Rede ● Redes de datagrama ○ Sem conexão na camada de rede ● Redes de circuito virtual ○ Com conexão na camada de rede Redes de Circuito Virtual ● Estabelecimento de conexão virtual ● Estabelecimento de preceder envio de dados ● Cada pacote possui um CV (Circuito Virtual) ● ATM, Frame-relay e X-25 Redes de Circuito Virtual Redes de datagrama ● Não existe estabelecimento de conexão na camada de rede ● Roteadores: não existe estado sobre conexões fim-a-fim ● O conceito “conexão” não existe na camada de rede ● Pacotes são encaminhados pelo endereço do hospedeiro de destino ● Pacotes para o mesmo destino podem seguir diferentes rotas Redes de datagrama ● No IP não há garantia: ○ ○ ○ Temporização entre pacotes seja preservada Pacotes sejam recebidos na ordem em que foram enviados; da eventual entrega dos pacotes transmitidos ● Outros procolos devem tratar esses problemas ● Complexidade nas extremindades ● Sistemas finais inteligentes ● Redes mais simples internamente e com diversos tipos de enlace Redes de datagrama Redes de datagrama Roteador ● Principal elemento de camada 3 ● Execução de algoritmos de roteamento ○ ○ ○ OSPF RIP BGP ● Comutar os datagramas do link de entrada para saída Roteador Roteador Roteador ● Características ○ ○ Opera na camada superior a LAN Usa endereçamento lógico ○ Faz muito processamento ○ Processamento por software ○ Aumenta latência na rede ○ Modifica PDUs ○ Não é totalmente autônomo ○ Requer conhecimentos administrativos ○ Custo elevado ○ Mais portas = maior custo ○ Dificulta ampliação da LAN Roteador ● Características ○ É um sistema computacional completo ■ CPU, RAM, ROM, BUS, I/O ■ Exemplo SO: IOS – Internetwork Operational System ○ Conecta e permite a comunicação entre redes ○ Determina o melhor caminho através das redes conectadas ○ Usa protocolos de roteamento para tomar decisões Roteador ● Características ○ ○ ○ Arquivos de configuração com instruções e parâmetros que controlam o fluxo de tráfego que entra e sai do roteador Opera na camada de rede do modelo OSI Opera na camada de internet do TCP/IP Roteador ● Funcionamento ○ ○ ○ ○ Tabela de roteamento Interfaces Algoritmos de roteamento Vamos verificar!!! Roteador Roteador ● VLAN Roteador ● VLAN Camada de Rede ● Protocolos: ○ ○ ○ ○ IPv4 IPv6 ICMP IPsec Camada de Rede ● IP ○ ○ ○ ○ ○ ○ Internet Protocol Projetado para interconexão de rede Versão 4 - Presente Versão 6 - Presente/Futuro Não há garantia de entrega Não há garantia de ordem de entrega IPv4 ● Pacote ○ ○ ○ 20 bytes de cabeçalho Opcional: Variável Carga útil IPv4 ● Formato do quadro ● Vamos analisar o quadro IPv4 ● Version - 4 bits ○ Versão do protocolo IPv4 ● IHL - 4 bits ○ Informa o tamanho do cabeçalho IPv4 ● TOS - 6 bits ○ Diferencia classes de serviço IPv4 ● Total Length - 16 bits ○ Tamanho em bytes do pacote IPv4 ● Identification, DF, MG, FO - 31 bits ○ ○ Utilizado na fragmentação e remontagem Veremos em mais detalhes IPv4 ● TTL - 8 bits ○ Tempo restante de vida do pacote IPv4 ● Protocol - 8 bits ○ Define o protocolo seguinte usado IPv4 ● Header Checksum - 16 bits ○ Verifica a integridade a cada remontagem IPv4 ● Source Address - 32 bits ○ Endereço de origem IPv4 ● Destination Address - 16 bits ○ Endereço de destino IPv4 ● Options ○ Campo opcional IPv4 ● Fragamentação ○ ○ ○ ○ ○ Um pacote é dividido em vários fragmentos Remontagem realizada no destino Diversos MTUs Informações para remontagem no cabeçalho IP Necessidade de todos os fragmentos para remontagem IPv4 ● Fragamentação IPv4 ● Identificação - 16 bits ○ Identifica o pacote para remontagem IPv4 ● DF (Don’t Fragment) - 1 bits ○ Idica que o pacote não deve ser fragmentado IPv4 ● MF (More Fragment) - 1 bits ○ Idica se existem mais fragmentos restante IPv4 ● Fragmentation Offset ○ ○ Indica a posição do fragmento Sempre multiplo de 8 IPv4 ● Exemplo ○ Pacote de 4000 bytes com MTU máximo de 1500 IPv4 ● Endereçamento ○ ○ ○ ○ Crucial para Internet Importante entendimento Não trata da entrega local Famoso Endereço IP IPv4 ● Endereçamento ○ ○ ○ ○ ○ Comprimento de 32 bits ou 4 bytes Escrito de forma decimal separados por . Cerca de 4 milhões de endereços possíveis Cada interface deveria ter endereço único (NAT, vamos falar ainda) Exemplo: ■ Decimal: 193.32.216.9 ■ Binário: 11000001 00100000 11011000 00001001 IPv4 ● Endereçamento ○ ○ ○ ○ ○ ○ Designa o endereço a sub-rede Parte identifica a rede e outra porção o host da rede Máscara de sub-rede (netmask) Os bits mais a esquerda que representam o endereço da rede Utiliza-se a notação da / para separação ■ Exemplo: /24 OU na forma decimal ■ Exemplo: 255.255.255.0 IPv4 ● Endereçamento IPv4 ● Endereçamento ○ ○ Antes do CIDR ■ Classes: A,B,C,D,E Utilizáveis: ■ /8 ■ /16 - 65.634 ■ /24 - 254 IPv4 ● Endereçamento ○ CIDR (Classeless Interdomain Routing) Roteamento Interdomínio sem classe ○ Formato ■ a.b.c.d/x ○ x = máscara de rede, quantidade de bits que representam o prefixo de rede ○ 32 -x = Identificam os hosts da rede ○ Exemplo: ■ 192.168.0.0/24 IPv4 ● Endereçamento ○ Detalhando : 192.168.0.0/24 ■ 192.168.0.0 - Endereço da rede ■ 192.168.0.255 - Broadcast ■ 192.168.0.1 - 192.168.0.254 - Possíveis hosts IPv4 ● Endereçamento ○ ○ ○ Calculando sub-redes e endereços: Endereços de hots possívies: 2n -2 N = número de bits para identificação da rede IPv4 ● Endereçamento ○ Faixas utilizadas internamente ■ Rede 10.0.0.0 (classe A) ■ Rede 172.16.0.0 até 172.31.0.0 (classe B) ■ Rede 192.168.0.0 (classe C) ○ NAT - Network Address Translation IPv4 ● Endereçamento ○ Como o nó verifica se a estação está na mesma rede? ■ Máscara de rede IPv4 ● Alocação de endereços ○ ○ ○ ISP fornece para a empresa Empresa pode fornecer para outras organizações Coordenação? ■ ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers IPv4 ● Cálculo de sub-rede ○ ○ Evitar sub-utilização CIDR IPv4 ● Endereçamento ○ Calculando sub-redes e endereços: ■ Endereços de hots possívies: 2n -2 ● ● ■ Primeiro endereço: Identifica a rede ○ 192.168.0.0/24 Último endereço: Broadcast ○ 192.168.0.255/24 N = número de bits para identificação da rede IPv4 ● Exemplo ○ ○ ISP conecta 8 empresas ISP responsável pela endereço de rede: 200.23.16.0/20 ○ ISP anucia para Internet que é responsável por essa faixa de rede ■ Agregação de endereços ■ Agregação de rotas ■ Resumo de rotas ○ Demais roteadores não conhecem a divisão IPv4 ● Exemplo ○ 200.23.16.0/20 ■ Divisão em redes e hosts ■ Quantos bits para alocar 8 redes? ■ Quantos bits para alocar hosts? ■ Cálculos... Tabela de rotas ● Cada entrada especifica um destino e o próximo roteador para alcançá-lo ● Mantém entradas para outras redes e hospedeiros locais Tabela de rotas ● Quando um pacote é recebido, o roteador verifica a qual rede pertence ○ ○ ○ Se for para uma rede distante, é encaminhado para o próximo roteador conforme tabela Se for para rede local, o pacote é enviado diretamente Se não estiver na tabela e não for local o destino é o gateway padrão Tabela de rotas ● Exemplo Endereço/Máscara Próximo Salto 135.46.56.0/22 Interface 0 135.46.60.0/22 Interface 1 192.53.40.0/23 Roteador 1 Padrão Roteador 2 Tabela de rotas ● Exemplo ○ O que o reteador fará com os pacotes destinados a: ■ 135.46.63.10 ■ 135.46.52.2 ■ 135.46.57.14 ■ 192.53.56.7 ■ 192.53.40.7 IPv4 ● Roteamento ○ ○ ○ ○ Principal função da camada de rede Pode necessitar de diversos hops (saltos) Roteamento estático Roteamento dinâmico IPv4 ● Roteamento Estático ○ ○ ○ ○ ○ Tabela definida manualmente Tabelas não se alteram de acordo com a topologia Sujeito a falhas de configuração Manutenção realizada manualmente Custo da manutenção cresce em função da complexidade e tamanho da rede IPv4 ● Roteamento Dinâmico ○ Divulgação e alteração das tabelas de roteamento de forma dinâmica ○ Sem intervenção constante do administrador ○ Alteração das tabelas dinamicamente de acordo com a alteração da topologia da rede ○ Adaptativo ○ Melhora o tempo de manutenção das tabelas em grandes redes ○ Também está sujeito a falhas IPv4 ● Roteamento Dinâmico ○ ○ Roteadores compartilham as informações sobre alcançabilidade e estado das redes. Desvantagens ■ Criam tráfego extra na rede ■ Podem ocorrer loops de pacotes enquanto a informação de roteamento está sendo trocada entre os roteadores