Redes - PUCPR

Mestrado
Redes
Prof. Edgard Jamhour
email: [email protected]
URL: http://ppgia.pucpr.br/~jamhour
Tópicos Anvançados em Redes de Computadores
PROGRAMA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ementa
Revisão da arquitetura IP.
Criptografia e IPsec.
Stateful Firewalls.
Tecnologias para Wireless LAN e Wireless WAN.
IP Móvel.
Serviço de Dados em Redes Celulares.
QoS em redes IP.
QoS em redes Móveis.
Policy Based Networking.
IPv6 e Mecanismos de Transição para IPv4.
SOAP e Web Services.
2000, Edgard Jamhour
BIBLIOGRAFIA
• RFC's selecionadas do IETF dos seguintes grupos de trabalho (entre
outros):
•
–
–
–
–
Policy Framework: http://www.ietf.org/html.charters/policy-charter.html
IP Security Policy: http://www.ietf.org/html.charters/ipsp-charter.html
IP Sercurity Protocol: http://www.ietf.org/html.charters/ipsp-charter.html
IP Routing for Wireless/Mobile Hosts:
http://www.ietf.org/html.charters/mobileip-charter.html
– QoS: http://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.html e
http://www.ietf.org/html.charters/issll-charter.html
– Next Generation Transition: http://www.ietf.org/html.charters/ngtranscharter.html
–
• Publicações nos seguintes sites:
•
– Distributed Management Task Force: www.dmtf.org
– World Wide Web Consortium: www.w3.org
2000, Edgard Jamhour
AULA 1: REVISÃO
•
•
•
•
•
•
•
1) Tecnologia de Redes
2) Hubs e Switches
3) Arquitetura TCP/IP
4) Endereçamento IP
5) Roteamento
6) Protocolos de Transporte
7) Protocolos de Aplicação
2000, Edgard Jamhour
Mestrado
I - Tecnologias de Redes
Tópicos Anvançados em Redes de Computadores
LAN – LOCAL AREA NETWORKS
• A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no
princípio de comunicação com broadcast físico.
A
B
DADOS
A
CRC
B
C
quadro
2000, Edgard Jamhour
QUADRO
• O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida
através de uma rede local.
ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM
ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO
A
B
CABEÇALHO
DADOS
CRC
FECHO
2000, Edgard Jamhour
PROBLEMA 1: O tempo médio para
ganhar o meio aumenta com o número de
computadores da rede.
ESCUTANDO
ESCUTANDO
A
B
C
quadros na fila de espera
2000, Edgard Jamhour
EFEITO DA DISTÂNCIA ENTRE OS
COMPUTADORES
• O tempo de propagação entre as estações afeta
a taxa de ocupação máxima da rede.
T
A
B
A TRANSMITE
B RECEBE
t
A RECEBE
B TRANSMITE
tempo para o sinal ir de A para B
2000, Edgard Jamhour
Exemplo
• Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s:
– Tempo para transmitir um quadro T = 10 10-6 s
• Velocidade de propagação no meio: 200 000 Km/s
– Tempo de propagação: t = 1 10-6 s para 200 m
– Tempo de propagação: t= 10 10-6 para 2 Km
eficiência = T/(T+t)
HALF-DUPLEX
eficiência200m = 91%
L
eficiência2Km = 50%
eficiência100Mbits e 2Km = 9,1%
A
B
2000, Edgard Jamhour
PROBLEMA 2: COLISÃO
A
B
C
COLISÃO DETECTADA POR A
A
A TRANSMITE
t
RECEBIDO DE C
COLISÃO DETECTADA POR C
C
t
RECEBIDO DE A
C TRANSMITE
2000, Edgard Jamhour
Exemplo
• eficiencia = 1/(1 + 6,44t/T)
– t: tempo de propagação
• L = 200m então t=1 10-6s
– T: tempo para transmitir o quadro
• T = 10 10-6 s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s)
HALF-DUPLEX
eficienciaL=200m = 60,8 %
L
eficienciaL=2Km = 13,4%
eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 %
A
B
2000, Edgard Jamhour
LIMITAÇÕES DAS LANs
• O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO
– Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o
desempenho da rede diminui na medida em que muitos
computadores são colocados no mesmo barramento.
• A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É
LIMITADA
– Para evitar colisões, os computadores “escutam” o barramento
antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver
desocupado.
– Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance
de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado
de colapso e baixo desempenho.
2000, Edgard Jamhour
HUBS
• Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam
internamente a construção dos barramentos físicos.
HUB
A C
A C
A
A C
B
C
2000, Edgard Jamhour
SWITCH (Transparent Bridging)
• Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a
construção dos barramentos físicos.
PORTA
SWITCH
1
A C
2
3
A C
A C
C A
COMPUTADOR
1
A
3
C
C A
A
B
C
2000, Edgard Jamhour
SWITCH
• Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local
analisando os endereços físicos. Permitem também interligar
dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes.
SWITCH
HUB
A
B
HUB
C
D
E
F
G
2000, Edgard Jamhour
Switch: Isolando Domínios de Colisão
•
Packet sniffing pode ser combativo de duas formas: com criptografia
e com switches. Os computadores que estão conectados a portas
isoladas de um switch são imunes a sniffing.
Mesmo
domínio
de broadcast
SWITCH
HUB
A
B
Não há
possibilidade
de sniffing
HUB
C
D
E
F
G
2000, Edgard Jamhour
LAN Switching e VLANs
•
SEGMENTO = Domínio de Colisão
– Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico.
•
VLAN = Domínio de Broadcast
– O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas através de
um roteador.
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
B
FF.FF.FF.FF.FF.FF
A,B,C: VLAN 1
D,E: VLAN 2
C
A
SWITCH
D
E
2000, Edgard Jamhour
Modos das Portas de Switch
• As portas de um switch pode trabalhar em dois
modos:
– Modo Access
• Cada porta do switch pertence a uma única VLAN.
• Quadros Ethernet: Formato Normal.
– Modo Trunk
• O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link
físico.
• Usualmente interconectam switches.
• Quadros Ethernet: formato especial (VLAN).
• Apenas computadores com placas especiais podem se
conectar a essas portas.
2000, Edgard Jamhour
VLAN
B
C
VLAN 2
VLAN 2
VLAN 1,2,3
VLAN 1
SWITCH
A
D
SWITCH
TRUNK
ACCESS
VLAN 3
VLAN 1,2,3
VLAN 1,2,3
SWITCH
VLAN 2
E
2000, Edgard Jamhour
Protocolos Trunk
• Os quadros nas interfaces trunk são formatados em
quadros especiais para identificar a quais LANs eles
pertencem. Os protocolos trunk podem ser:
– Proprietários: Cisco Inter-Switch Link (ISL)
– Padrões baseados no IEEE 802.1Q
6 Bytes
6 Bytes
Endereço
Físico de
Destino
Endereço
Físico de
Origem
2 Bytes
Identificador
de Tipo de
VLAN
2 Bytes
Prioridade e
Dados
CRC
VLAN ID
Esses campos são removidos
quando o quadro é enviado para
uma interface do tipo access.
2000, Edgard Jamhour
WAN
• A redes WAN utilizam uma tecnologia de transmissão que permite
interligar um número ilimitado de comutadores em distâncias
arbitrariamente grandes.
LAN
roteador
LAN
LAN
Pode ser uma ligação
ponto a ponto
2000, Edgard Jamhour
Roteamento/Comutação
Usuário
broadcast
Nó
Barramento
Link
roteador
Rota 1
Rota 2
Subrede
Ligação ponto a ponto
2000, Edgard Jamhour
Comutação
POR CIRCUITO
NÃO
DATAGRAMA
COMUTAÇÃO
POR PACOTES
ORIENTADA A
CONEXÃO?
SIM
CIRCUITO VIRTUAL
2000, Edgard Jamhour
Redes de comutação por circuito
– Estabelece um caminho dedicado entre a
origem e o destino, antes que a comunicação
se estabeleça.
• Exemplo: TDMA, CDMA, SHD, PDH, etc.
A banda é reservada, independente do tráfego.
A
C
B
D
REDE COMUTADA
POR CIRCUITO
2000, Edgard Jamhour
Redes de comutação por pacote
– Não estabelece um caminho dedicado.
– As informações de endereçamento precisam ser
intercaladas com o próprio fluxo de mensagens, numa
operação de denominada empacotamento.
– Exemplos: TCP/IP, GPRS, etc.
REDE COMUTADA
POR PACOTE
2000, Edgard Jamhour
Redes de pacotes orientadas a conexão
• Também conhecidas como circuito virtual
• Determinam o caminho entre emissor e receptor antes
de iniciar a comunicação.
• Os pacotes chegam sempre na ordem em que foram
enviados.
– Exemplo: ATM e Frame-Relay
IDENTIFICADOR DE
CIRCUITO
VIRTUAL
OUTRAS
INFORMAÇÕES DE
CONTROLE
DADOS
PACOTE NUMA REDE ORIENTADA A CONEXÃO
2000, Edgard Jamhour
Redes de pacotes não orientadas a
conexão
• Também conhecidas como datagrama.
• O caminho é determinado analisando o endereço de cada
pacote.
• Os pacotes podem chegar fora de ordem.
– Exemplo: TCP/IP
ENDEREÇO
DE
ORIGEM
ENDEREÇO
DE
DESTINO
OUTRAS
INFORMAÇÕES DE
CONTROLE
DADOS
PACOTE NUMA REDE NÃO ORIENTADA A CONEXÃO
2000, Edgard Jamhour
REDES
• IP: Não orientadas a conexão
roteador
Utiliza o endereço dos computadores
• ATM: Orientadas a conexão
Utiliza um identificador de conexão
switch
2000, Edgard Jamhour
Roteamento
Destinatário
final
ID de
circuito
Subrede
2000, Edgard Jamhour
ROTEADORES
• Os roteadores são dispositivos responsáveis por rotear os
pacotes através da rede. Cada roteador possui apenas uma
visão local da rota, isto é, ele decide apenas para qual de suas
portas enviar o pacote.
PORTA
PACOTE
ROTEADOR
?
PORTA
PORTA
2000, Edgard Jamhour
QUADRO E PACOTE
• Os pacotes são transportados no interior dos
quadros.
QUADRO
PACOTE
ORIGEM
DESTINO
ORIGEM
DESTINO
DADOS
CRC
ENDEREÇO DE REDE
ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede
2000, Edgard Jamhour
200.17.106.x
QUADRO E PACOTE
O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO
O PACOTE É SEMPRE O MESMO
ENLACE
PONTO-A-PONTO
REDE LOCAL
TOKEN-RING
REDE LOCAL
ETHERNET
200.17.176.x
2000, Edgard Jamhour
Camada de Transporte
Processo
Processo
Processo
APLICAÇÃO
PORTA
APLICAÇÃO
PORTA
TRANSPORTE
Processo
PORTA
PORTA
TRANSPORTE
IP
TRANSPORTE
IP
IP
REDE
REDE
MAC
MAC
ENLACE/FÍSICA
ENLACE/FÍSICA
REDE
2000, Edgard Jamhour
PORTAS
• Exemplo: Protocolo TCP/IP
– Portas são números inteiros de 16 bits
– Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority)
0
1023
PORTAS RESERVADAS PARA
SERVIDORES PADRONIZADOS
1024
PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E
SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS
65535
2000, Edgard Jamhour
Comunicação Cliente-Servidor
Porta Origem Porta Destino Dados
Porta bem
conhecida
Outlook
Servidor
WWW
Servidor
de
email
Netscape
1024
1025
Porta aleatória
80
25
2000, Edgard Jamhour
QUADRO, PACOTE E SEGMENTO
QUADRO
PACOTE
SEGMENTO
ORIGEM
DESTINO
ORIGEM
DESTINO
ENDEREÇOS
DE REDE
ORIGEM
DESTINO
DADOS
CRC
PORTAS
(ENDEREÇOS DE
PROCESSOS)
ENDEREÇOS
FÍSICO
2000, Edgard Jamhour
Modelo de Referência
• Sistema
Operacional
de Rede
SERVIÇOS
• MODELO DE
REFERÊNCIA
PROTOCOLOS
HARDWARE
2000, Edgard Jamhour
OSI - Open Systems Interconnection Model
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de
Dados
Física
Mensagens padronizadas.
Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy)
Representação de dados independente da
plataforma.
Comunicação com controle de estado.
Comunicação entre processos.
Dispositivo de Rede: Não há
Roteamento dos pacotes através de redes diferentes
Dispositivo de Rede: Roteador
Empacotamento de dados em quadros dentro da rede.
Dispositivo de Rede: Ponte, Switch
Transmissão de bits através do meio físico.
Dispositivo de Rede: Repetidor, Hub
2000, Edgard Jamhour
processo
transmissor
7
6
5
4
7
processo
receptor
dados
dados
dados
APDU
6
7
dados
5
6
7
dados
4
5
6
7
dados
6
7
dados
5
6
7
dados
5
4
5
6
7
dados
4
3
4
5
6
7
dados
3
4
5
6
7
dados
5
6
PPDU
SPDU
dados
7
7
TPDU
6
pacote
3
3
4
5
6
7
dados
NPDU
quadro
2
1
2
3
4
5
6
7
dados
1
2
3
4
5
6
7
2
dados
DL-PDU
E
1
2
1
2
3
3
4
7
dados
E
2
2
1
1
0 1 0 0 1 0 0 ...
2000, Edgard Jamhour
Comunicação no Modelo OSI
Aplicação
protocolo aplicação
protocolo apresentação
Apresentação
Sessão
protocolo sessão
protocolo transporte
Transporte
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
protocolo rede
Rede
Rede
Enlace de Dados
protocolo enlace
protocolo da camada física
Física
Enlace de Dados
Física
2000, Edgard Jamhour
Camadas do Modelo OSI
HTTP, FTP, SMB,
SMTP, POP3,
IMAP4, DNS,
NetBIOS, DHCP, etc
Aplicação
Apresentação
Gateway de Aplicação
Sessão
TCP, SPX, NetBEUI
IP, IPX
Ethernet, FastEthernet, TokenRing, etc.
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
segmento
Router
pacote
Ponte, Switch quadro
Hub, Repetidor
bit
2000, Edgard Jamhour
Mestrado
II - Arquitetura TCP/IP
Tópicos Anvançados em Redes de Computadores
Arquitetura TCP/IP
• INTERNET = ARQUITETURA TCP/IP
gateway
internet
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
2000, Edgard Jamhour
Endereços IP
• Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST
Endereço IP de 32 bits
Identificador da
rede
host
Identificador do
host
REDE
REDE
internet
hosts com o
mesmo
identificador de
rede.
hosts com
identificadores
de rede
distintos.
REDE
REDE
2000, 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
2000, Edgard Jamhour
REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE
ENDEREÇOS IP
• HOSTS NA MESMA REDE LOCAL
– DEVEM TER O MESMO ID DE REDE
• HOSTS COM ID DE REDE DIFERENTE
– DEVEM SER LIGADOS ATRAVÉS DE
ROTEADORES.
2000, Edgard Jamhour
Distribuição de IP’s
IANA
Mundo
ARIN
Américas e Caribe
FAPESP
PROVEDOR
Brasil
Embratel, Impsat, etc
REDE
CORPORATIVA
2000, Edgard Jamhour
Classes de Endereçamento
Classe
A
B
C
Formato do Endereço
0
10
110
Identificador
da Rede
Identificador do
Host
7 bits
24 bits
Identificador
da Rede
Identificador do
Host
14 bits
16 bits
Identificador
da Rede
Identificador do
Host
21 bits
8 bits
Organização da Rede
127 redes com até
16777216 hosts.
Intervalo dos
endereços da classe
de 1.0.0.0 até
127.255.255.255.
16384 redes com até
65535 hosts.
de 128.0.0.0 até
191.255.2555.255.
2097152 redes com até
255 hosts.
de 192.0.0.0 até
233.255.2555.255.
ENDEREÇOS PRIVADOS (CATEGORIA 1)
1 REDE CLASSE A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255
16 REDES CLASSE B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255
256 REDES CLASSE C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
2000, Edgard Jamhour
Classe IP
10.x.x.x
...
16 milhões
A
172.68.x.x
...
65 mil
B
200.134.51.x
...
255
C
2000, Edgard Jamhour
endereço classe C
MÁSCARA: 255.255.255.0
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
200.0.0.1
roteador
200.0.1.1
200.0.1.2
200.0.1.3
O roteador possui dois endereços IP, um para cada rede.
2000, Edgard Jamhour
Como atribuir IP’s para rede abaixo?
SÃO PAULO
...
300 computadores
CURITIBA
...
200 computadores
2000, Edgard Jamhour
Como atribuir IP’s para rede abaixo?
SÃO PAULO
SÃO PAULO
150 computadores
...
...
...
300 computadores
150 computadores
DUAS CLASSES C
512 endereços
UMA CLASSE B
65536 endereços
2000, Edgard Jamhour
SubRedes e SuperRedes
• 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
• 11111111.00000000. 00000000. 00000000.
– classe B: 255.255.0.0 ou
• 11111111. 11111111. 00000000. 00000000.
– classe C: 255.255.255.0 ou
• 11111111. 11111111. 11111111. 00000000.
2000, Edgard Jamhour
Como Atribuir IP’s para rede abaixo?
SÃO PAULO
...
CURITIBA
...
900 computadores
600 computadores
...
RIO DE JANEIRO
800 computadores
2000, Edgard Jamhour
Exemplo
• Por default, a máscara de uma rede classe B é
– 255.255.0.0.
– 11111111. 11111111. 00000000. 00000000.
• Para dividir a rede em 4 subredes, utiliza-se a máscara:
– 255.255.192.0
– 11111111. 11111111. 11000000. 00000000.
• Exemplo: a rede 128.0.x.x seria dividida em:
00
1: 128.0.0.0
a 128.0.63.255
01
2: 128.0.64.0
10
3: 128.0.128.0
a 128.0.191.255
16K
11
4: 128.0.192.0
a 128.0.255.255
16K
a 128.0.128.255
16K
16K
64K
2000, Edgard Jamhour
SÃO PAULO
128.0.0.1
900 computadores
128.0.64.1
CURITIBA
600 computadores
...
128.0.0.2
255.255.192.0
...
128.0.3.134
255.255.192.0
128.0.64.2
255.255.192.0
128.0.66.90
255.255.192.0
800 computadores
...
128.0.128. 1
128.0.128.2
255.255.192.0
128.0.131.32
255.255.192.0
RIO DE JANEIRO
2000, Edgard Jamhour
Endereços IP especiais
• Não podem ser atribuídos a nenhuma estação:
– 127.0.0.1:
• Endereço de Loopack
– 255.255.255.255:
• BroadCast
– x.x.x.255:
• BroadCast para uma rede classe A
– x.x.255.255:
• BroadCast para uma rede classe B
– x.255.255.255:
• BroadCast para uma rede classe C
– 0.0.0.0:
• Endereço de Inicialização (DHCP)
2000, Edgard Jamhour
Loopback
• LoopBack = Enviar para si mesmo.
• Os datagramas com endereço IP 127.x.x.x não são enviados para
rede. Eles são tratados localmente pela própria estação como
datagramas recebidos.
IP 127.0.0.1
processo
processo
IP 200.17.98.217
processo
IP 200.17.98.78
2000, Edgard Jamhour
Mapeamento de Endereços
• O endereços IP são endereços temporários.
• O verdadeiro identificador da estação para rede é o endereço MAC
– endereço físico associado a placa adaptadora de rede: NIC - Network
Interface Card.
IP (200.17.98.217)
NIC
Endereços de 48 bits
(6 bytes)
MAC (00-60-08-16-85-B3)
2000, 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
2000, Edgard Jamhour
Filtragem de Endereços
IP
REDE
MAC
INTERRUPÇÃO
FÍSICA
MACD = PLACA DE REDE LOCAL
MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)
MACD
MACO
DADOS
CRC
2000, Edgard Jamhour
Relação entre IP e MAC
endereço IPA
Estação A
Estação B
NIC
endereço
físico MACA
NIC
endereço IPB
endereço físico
MACB
datagrama
MACA
MACB
IPB
IPA
Dados
quadro
2000, Edgard Jamhour
Address Resolution Protocol - ARP
• O ARP é um protocolo que efetua a conversão de endereços IP para
MAC.
– 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
passa 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
2000, Edgard Jamhour
ARP
qual o MAC do IP 200.134.51.6 ?
o MAC do IP 200.134.51.6 é C ?
ARP
REQUEST
A
ARP
REPLY
B
C
2000, 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
endereço MAC
200.17.98.217 00-60-08-16-85-B3
10.17.98.30
00-60-08-16-85-ca
tipo
dinâmico
dinâmico
2000, Edgard Jamhour
O ARP só funciona na rede local
ARP request
o roteador não propaga broadcast
2000, Edgard Jamhour
Roteamento
comunicação intrarede.
internet
REDE
REDE
REDE
REDE
comunicação interredes
2000, 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
TRANSMISSOR
MAC
DESTINATARIO
IP
TRANSMISSOR
IP
DESTINATARIO
DADOS
IP
TRANSMISSOR
IP
DESTINATARIO
DADOS
INTER-REDES
MAC
TRANSMISSOR
MAC
ROTEADOR
2000, Edgard Jamhour
Comunicação Inter-Redes
B A IPA IPD
D C IPA IPD
B
IPB
A
IPA
C
IPC
D
IPD
2000, Edgard Jamhour
Tabela de Roteamento
• FORMATO GERAL
•
•
•
•
REDE DESTINO: 200.134.51.0 255.255.255.0
GATEWAY: 200.134.51.1
INTERFACE: ETHER0 ou 200.17.98.23
CUSTO: 1
200.134.51.0
200.134.51.255
ENDEREÇO DE BASE
PROPRIEDADE:
O resultado de um E-BINARIO de
qualquer endereço da rede
com a máscara resulta sempre no
endereço de base.
2000, Edgard Jamhour
Definições
• GATEWAY: Porta do
intermediar a entrega.
roteador
que
deverá
– O IP do gateway NÃO é diretamente utilizado.
– De fato, o IP é utilizado para encontrar o endereço
físico da porta do roteador usando o protocolo ARP.
• INTERFACE: Porta pelo qual o datagrama será
enviado.
– No caso de um computador, em geral só existe uma
porta.
– Roteadores possuem duas ou mais portas.
2000, Edgard Jamhour
Definições
• REDE: Indica o destino da rota.
• MÁSCARA: define a amplitude do destino.
– 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.
2000, Edgard Jamhour
Exemplo de Tabelas de Roteamento
200.17.98.23
REDE 200.17.98.X
INTERNET
roteador
1
roteador
2
200.134.51.1
200.134.51.24
200.130.0.2
200.130.0.1
200.134.51.25
REDE 200.134.51.X
2000, Edgard Jamhour
Exemplo de Tabela de Roteamento
TABELA DA ESTACAO 200.134.51.24:
Rede
Gateway
200.134.51.0 (255.255.255.0) 200.134.51.24
0.0.0.0 (0.0.0.0)
200.134.51.1
roteador
1
200.134.51.1
200.134.51.24
Interface
200.134.51.24
200.134.51.24
OBSERVAÇÃO:
Alguns sistemas
costumam identificar
a interface por um
nome lógico, ao
invés do IP.
200.134.51.25
2000, Edgard Jamhour
Sequência 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
2000, Edgard Jamhour
Exemplo de Tabela de Roteamento
TABELA DO ROTEADOR 1:
Rede
200.134.51.0 (255.255.255.0)
200.17.98.0 (255.255.255.0)
0.0.0.0 (0.0.0.0)
Gateway
200.134.51.1
200.17.98.23
200.130.0.2
Interface
200.134.51.1
200.17.98.23
200.130.0.1
200.17.98.23
INTERNET
REDE 200.17.98.X
roteador
1
roteador
2
200.134.51.1
REDE 200.134.51.X
200.130.0.1
200.130.0.2
2000, Edgard Jamhour
Exercício 1
• Construa a tabela de roteamento do Roteador 1
200.0.0.1
INTERNET
200.0.0.2
200.134.51.0
3
255.255.255.0
1
200.17.98.1
200.134.51.1
2
200.17.98.0
255.255.255.0
INTERNET
200.17.98.23
2000, Edgard Jamhour
TABELA DE ROTEAMENTO
Rede Destino
Mascara
Gateway
Interface
Custo
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Exercício 2:
• Utilizando a classe C: 200.0.0.0 (255.255.255.0)
– A) distribua os IP’s nas duas redes abaixo
– B) defina a tabela de roteamento do roteador 1.
1
100
computadores
2
INTERNET
100
computadores
2000, Edgard Jamhour
Divisão dos IP’s
255.255.255.0
200.0.0.0
REDE 1:
ENDEREÇO DE BASE:
MÁCARA:
REDE 2:
200.0.0.255
ENDEREÇO DE BASE:
MÁCARA:
2000, Edgard Jamhour
TABELA DE ROTEAMENTO
Rede Destino
Mascara
Gateway
Interface
Custo
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ANEXO
1.PROTOCOLO IP
2.PROTOCOLO TCP
3.PROTOCOLO UDP
4.PROTOCOLOS DE APLICAÇÃO
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Datagrama IP
•
Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede
IP. Os datagramas são transportados no campo de dados do quadros
da camada de enlace de dados, num processo conhecido como
encapsulamento.
Cabeçalho do
datagrama
Cabeçalho do
quadro
Campo de dados do datagrama
Campo de dados do quadro
Camada de rede
Camada de enlace
de dados
2000, Edgard Jamhour
Fragmentação de datagramas
•
O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao
tamanho máximo de um datagrama. Por exemplo, as redes Ethernet
limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os
datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário
transmitir um datragrama utilizando vários quadros.
Cabeçalho do
datagrama
Campo de dados do datagrama
600
0
Dados1
o cabeçalho do
datagrama
original é
reproduzido em
cada um dos
segmentos.
1500 bytes
1200
Dados2
Dados3
Cabeçalho do
datagrama
Dados1
Fragmento 1 (Deslocamento 0)
Cabeçalho do
datagrama
Dados2
Fragmento 2 (Deslocamento 600)
Cabeçalho do
datagrama
Dados3
Fragmento 3 (Deslocamento 1200)
2000, Edgard Jamhour
Formato de um datagrama
• O formato de um datagrama é mostrado abaixo:
0
4
8
12
Byte 1
VERS
16
Byte 2
HLEN
Byte 3
Tipo de serviço
28
31
Byte 4
Comprimento total
Identificação
Tempo de vida
24
20
flags
Protocolo
Deslocamento do fragemento
Checksum do cabeçalho
cabeçalho
Endereço IP de origem
Endereço IP de destino
Opções IP
Preenchimento
Dados
…..
dados
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Protocolo do nível de transporte
•
Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços
numa mesma estação, permitindo que várias aplicações executadas no mesmo
computador possam enviar e receber datagramas independentemente.
Camada de Aplicação
Camada de Transporte
(TCP ou UDP)
cabeçalho
de controle
Dados
Dados
Unidade de dados do
protocolo de transporte
T-PDU
datagrama IP
Camada de Rede
(IP)
Dados
Camada de Enlace de
dados
quadros
representação lógica binária
0001101010101010101010001
A T-PDU é
encapsulad
a no campo
de dados
do
datagrama
IP.
Camada Física
representação elétrica ou óptica
meio físico de transmissão
2000, Edgard Jamhour
Protocolo TCP
•
Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de
comunicação confiável e orientado a conexão sobre a camada de rede
IP.
•
O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é um protocolo orientado a
conexão destinado a construir comunicações ponto a ponto confiáveis.
•
O protocolo TCP utiliza um nível de endereçamento complementar aos
endereços IP, que permite distinguir vários endereços de transporte numa
mesma estação.
•
Os endereços de transporte são números inteiros de 16 bits denominados
portas.
2000, Edgard Jamhour
Endereçamento por Portas
O protocolo TCP identifica u ma conexão
pelo par (IP,porta) de ambas as
extremidades. Dessa forma, u ma mes ma
porta pode ser usada para estabelecer
simu ltaneamente duas conexões sem
nenhuma ambiguidade.
A aplicação B se comunica como se
estivesse utilizando uma ligação ponto a
ponto dedicada com cada u ma das outras
aplicações.
Aplicação
B
Aplicação
A
CAMADA DE
APLICAÇÃO
CAMADA
TDP
Porta
53
Porta
1184
4
Porta
25
Porta
53
Aplicação
C
Porta
1184
Porta
1069
CAMADA
IP
CAMADAS
INFERIO RES
128.10.2.3
128.10.2.4
128.10.2.5
ESTAÇÃO A
ESTAÇÃO B
ESTAÇÃO C
Conexão bid irecional formada pelo
par (128.10.2.3,1184) e
(128.10.2.4,53)
Conexão bid irecional formada
pelo par (128.10.2.5,1184) e
(128.10.2.4,53)
2000, Edgard Jamhour
TCP = Protocolo Confiável
•
O protocolo TCP é um protocolo confiável e orientado a
conexão.
Um protocolo confiável inclui mensagens para
confirmação de recebimento
Mensagem
Processo
Transmissor
NACK
Processo
Receptor
Mensagem
ACK
Kernel
Kernel
A mensagem é
retransmitida
com NACK ou
se não houver
confirmação
REDE
2000, Edgard Jamhour
Controle de Seqüenciação
•
O protocolo TCP oferece um serviço de comunicação orientado a
conexão, que garante que as mensagens serão recebidas na mesma
seqüência em que foram transmitidas.
Mensagem Original
0
200
0
Dados
SEGM ENTO
800
500
200
Dados
SEGM ENTO
500
bytes
Dados
SEGM ENTO
2000, Edgard Jamhour
Segmento TCP
0
4
8
12
Byte 1
16
Byte 2
20
Byte 3
Porta de origem
24
28
31
Byte 4
Porta de destino
Número de Seqüência
Número de Confirmação
HLEN
Reservado
Janela de Recepção
BITS DE CÓDIGO
Ponteiro de Urgência
Checksum
Opções
Dados
…..
2000, Edgard Jamhour
•
•
Conceito: Protocolo
da camada de
transporte que
oferece um serviço
de comunicação
não orientado a
conexão,
construído sobre a
camada de rede IP.
Sendo não
orientado a
conexão, o
protocolo UDP
pode ser utilizado
tanto em
comunicações do
tipo difusão
(broadcast) quanto
ponto a ponto.
Protocolo UDP
aplicação
A
aplicação
B
CAMADA DE
APLICAÇÃO
Porta 1
Porta 2
Porta 3
As aplicações
recebem as
mensagens
endereçando as
portas da camada
UDP.
Porta N
...
Demulti plexagem
CAMADA UDP
CAMADA IP
CAMADAS
INFERIO RES
A
demult iplexagem
é feita analisando
a porta de
destino, indicada
no cabeçalho de
controle das
mensagens que
chegam na
estação.
datagrama co m a
mensagem UDP
encapsulada.
2000, Edgard Jamhour
Mensagem UDP
• As mensagens UDP são bem mais simples que o
TCP pois não oferece a mesma qualidade de
serviço.
16
0
31
Porta de Origem
Porta de Destino
Comprimento da Mensagem
checksum
Dados
…..
2000, Edgard Jamhour
Protocolos do nível de aplicação.
•
Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de
comunicação, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações
para os usuários.
Modelo OSI
Arquitetura TCP/IP
Aplicação
FTP
TELNET SMTP
HTTP
Apre sentação
SNMP
...
NFS
Protocolos
de
Aplicação
Sessão
Transporte
TCP
UDP
Rede
IP
Enlace de Dados
Enlace de Dados
Física
Física
2000, Edgard Jamhour
Descrição dos Protocolos de Aplicação
•
•
•
•
•
•
FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de
transferência de arquivos de uma estação para outra (ponto a ponto) através
de rede.
TELNET: Serviço de Terminal Remoto. Protocolo utilizado para permitir aos
usuários controlarem estações remotas através da rede.
SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência
de mensagens de correio eletrônico de uma estação para outra. Esse
protocolo especifica como 2 sistemas de correio eletrônico interagem.
HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de
informações multimídia: texto, imagens, som, vídeo, etc.
SNMP: Simple Network Monitoring Protocol. Protocolo utilizado para
monitorar o estado das estações, roteadores e outros dispositivos que
compõe a rede.
NFS: Network File System. Protocolo desenvolvido pela "SUN Microsystems,
Incorporated", que permite que as estações compartilhem recursos de
armazenamento de arquivos através da rede.
2000, Edgard Jamhour