Unidade 4 - Luiz Leao

FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORES
Unidade IV – Camada de Rede
Luiz Leão – [email protected]
http://www.luizleao.com
FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORES
Conteúdo Programático
• 4.1 Protocolo IP
• 4.2 Endereçamento IP
• 4.3 Princípios de Roteamento
Unidade IV – Camada de Rede
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Introdução
• O papel da camada de rede é transportar pacotes de um host
remetente a um host destinatário.
• Para fazê-lo, duas importantes funções da camada de rede
podem ser identificadas:
– Repasse – Quando um pacote chega ao enlace de entrada de um
roteador, este deve conduzi-lo ao enlace de saída apropriado.
– Roteamento – A camada de rede deve determinar a rota ou caminho
tomado pelos pacotes ao fluírem de um remetente a um destinatário. Os
algoritmos que calculam esses caminhos são denominados algoritmos
de roteamento.
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O Protocolo da Internet (IP)
• IP são as iniciais de Internet Protocol (Protocolo da Internet).
• O endereçamento e o repasse na Internet são componentes
importantes do Protocolo da Internet (IP).
• Há duas versões do protocolo IP em uso hoje. Examinaremos
a versão mais utilizada do IP, a versão 4, que normalmente é
denominada simplesmente como IPv4.
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Endereçamento IPv4 - Interfaces de rede
• Cada dispositivo em uma Rede de Computadores é identificado
por um endereço IP.
• Esse endereço é exclusivo para cada interface de rede que se
localiza na mesma rede.
• O endereço IP tem que ser único nas redes que estão interligadas
para evitar conflitos.
• Note-se também que um endereço IP não está associado a cada
computador (host) e sim a cada interface de rede. Um
computador pode possuir mais de uma interface, ou seja, mais de
um endereço IP.
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Endereçamento IPv4
• Ex: Notebook
– Placa wifi: 192.162.0.2
– Placa Ethernet: 192.168.0.5
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Tipos de Endereçamento
• Broadcast: O quadro é enviado para
todos os nós do segmento de rede. Uma
analogia seria uma pessoa falando em
voz alto para todos os presentes
ouvirem.
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Tipos de Endereçamento
• Multicast: O quadro é enviado para um
grupo de nós do segmento de rede. Uma
analogia seria os e-mails enviados para
um grupo.
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Tipos de Endereçamento
• Unicast: O quadro é enviado para um nó
específico. Seria o equivalente a você ligar
para falar com uma pessoa ao telefone.
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Endereçamento IPv4
• Assim como um endereço residencial tem um formato padrão
composto de duas partes (nome da rua e número do
domicílio), cada endereço IP é separado internamente em
duas partes — uma identificação de rede e um identificador
de host:
– A identificação de rede, também conhecida como endereço de rede,
identifica um único segmento de rede em um conjunto de redes TCP/IP.
– O identificador de host, também conhecido como endereço de host,
identifica um nó da rede (uma estação de trabalho, um servidor,
roteador ou outro dispositivo) em cada rede.
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Endereçamento IPv4
Veja abaixo um exemplo de um endereço IP de 32 bits:
10000011 01101011 00010000 11001000
• Para facilitar o endereçamento IP, os endereços IP são
expressos em notação decimal com ponto. O endereço IP
possui 32 bits (4 bytes) segmentado em quatro octetos de 8
bits (Um byte).
• Esses octetos são convertidos em decimais (sistema numérico
de base 10) e separados por pontos. Portanto, o exemplo de
endereço IP anterior é 131.107.16.200 quando convertido em
notação decimal com ponto.
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Endereçamento IPv4
• A ilustração a seguir mostra um exemplo de endereço IP
(131.107.16.200) dividido em seções de identificação de rede
e de host. A parte referente à identificação de rede (131.107) é
indicada pelos dois primeiros números do endereço IP. A parte
referente ao host (16.200) é indicada pelos dois últimos
números do endereço IP.
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Endereçamento IPv4
• Observações
• Como os endereços IP identificam dispositivos em uma rede,
deve ser atribuído um endereço IP exclusivo a cada
dispositivo da rede.
• Geralmente, a maioria dos computadores tem apenas um
adaptador de rede instalado e, portanto, requerem apenas um
endereço IP. Se o computador tiver vários adaptadores de rede
instalados, cada adaptador precisa ter seu próprio endereço
IP.
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Endereçamento IPv4
• Limitações
• Espaço de endereçamento "pequeno"
– Endereços IPv4 estão se esgotando
• Não há suporte para mobilidade
– Se um host se mover de uma rede para outra, seu endereço
IP tem que mudar
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Classes de Endereços Ipv4
• Foram definidas 5 classes de endereços Ipv4, embora na
prática apenas três são utilizadas. Os endereços das classes
A, B e C são usados para atribuição aos nós TCP/IP.
• As classes D e E não são utilizadas para endereçar
computadores. A classe de endereços define os bits usados
nas partes referentes à identificação de rede e de host de cada
endereço.
• A classe de endereço também define o número de redes e de
hosts por rede para os quais se pode oferecer suporte.
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Classes de Endereços Ipv4
• A tabela a seguir usa w.x.y.z para designar os valores dos
quatro octetos em qualquer endereço IP. Ela é usada para
mostrar:
– Como o valor do primeiro octeto (w) de qualquer endereço IP indica de
forma eficaz a classe de endereço.
– Como os octetos de um endereço são divididos na identificação da rede
e do host.
– O número possível de redes e hosts por rede disponível para cada
classe.
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Classes de Endereços Ipv4
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Classes de Endereços Ipv4
• Observe que endereços de rede 127.0.0.0 não fazem parte de
nenhuma classe. Este endereço de rede é usado para
loopback = própria máquina.
– Ex: 127.0.0.1 (localhost).
• Os endereços de rede Classe C são os mais utilizados em
redes locais / domésticas, pois suportam 254 hosts por rede.
• Obs: No protocolo IPv6 não existe o conceito de classes de
endereços de rede.
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Classe A
• Na classe de endereçamento A utilizamos 8 bits (1 byte) para
endereçar a rede e 24 bits (3 bytes) para endereçar os hosts
dentro da rede.
• O primeiro byte da esquerda representa o número da rede e
pode variar de 1 a 126. Os demais bytes formam o endereço
do host.
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Classe A
• Na classe A as redes podem variar de 1.0.0.0 a 126.0.0.0.
• O número de endereços de hosts possível é 16.777.214
(milhões), variando de 1.0.0.1 a 255.255.254, pois não
podemos usar o endereço todo zerado (que indica a rede),
nem todo formado com uns (que é utilizado para fazer
broadcasting de mensagens na rede).
• Portanto o número de hosts é 2³² – 2.
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Classe A
• Os endereços IP de todos os computadores dentro de uma
mesma rede devem possuir o mesmo número de endereço de
rede e cada computador um número de endereço diferente dos
demais.
• A seguir, veremos um exemplo de endereços IP de uma rede
de número 50 com cinco hosts ligados a ela:
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Classe A
50.244.11.1
50.244.11.2
50.244.11.3
50.244.11.4
50.244.11.5
• 50.0.0.0 é o endereço que indica a rede = Endereço de Rede.
• 50.255.255.255 é o endereço que indica broadcasting de
mensagens, ou seja, o envio de uma mesma mensagem para
todos os equipamentos da rede.
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Classe A
• A classe de endereçamento do tipo A é indicada para redes
com um número elevado de hosts, pois podemos ter e
endereçar uma quantidade grande de equipamentos (hosts) na
rede, porém vemos que o número de redes que podemos ter
nessa classe é muito reduzido, apenas 126.
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Roteamento IP
• Processo de escolha de um caminho através do qual os
pacotes são enviados
– Tanto os hosts quanto os roteadores participam do roteamento IP.
• A camada IP pode receber dados:
– Do TCP, UDP, ICMP ou IGMP (datagrama gerado localmente) para
enviar;
– Da interface de rede para encaminhar.
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ARP (Address Resolution Protocol)
• Faz o mapeamento entre Endereço IP e
Endereço Intrarrede:
o Mapeamento de endereços IP em endereços
MAC Ethernet, Token-Ring, FDDI, ATM etc.
o Efetuado por meio de uma tabela ARP em
cada máquina que é construída
dinamicamente.
• É um protocolo que faz a interface entre a
camada Inter-rede e a camada Intrarrede.
Aplicação
TCP/UDP
IP
Interface de
Adaptação
Protocolo
Intrarrede
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ARP (Address Resolution Protocol)
• 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
sub-rede.
• Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve o
endereço para o roteador ao invés do destinatário final.
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Roteamento IP
•
•
•
X deseja enviar pacotes para Y
O protocolo IP percebe que Y não pertence a mesma rede
O host X consulta tabela de rotas
– Descobre rota: roteador 200.18.171.1
•
O IP do host X aciona ARP para resolver endereço do roteador
– Resultado: OC.O8.12.04.37.0A
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Roteamento IP
o O protocolo IP percebe que
DESTINO pertence a mesma rede
o Aciona ARP para resolver endereço
do DESTINO
• Resultado: 1F.6D.45.09.11.77
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