Protocolo de resolução de endereços

ARP
Protocolo de resolução de endereços (Address
Resolution Protocol)
Descrito na RFC 826
Faz a tradução de endereços IP para endereços
MAC da maioria das redes IEEE 802
Executado dentro da sub-rede
Cada nó (estação ou roteador) possui uma
tabela ARP
Contém endereço IP, endereço MAC e TTL
Tabela ARP construída automaticamente
ARP
Nó origem consulta a sua tabela ARP
Se o nó destino não consta da tabela
Nó origem envia um ARP Query em difusão
Nó destino responde diretamente ao nó origem com
um ARP Reply
Nó origem entra com o registro na tabela
Nó origem define o TTL
Se o nó destino consta da tabela
Extrai o endereço MAC
ARP - roteamento para outra LAN
Exemplo com duas LANs (fonte: Kurose)
A
R
B
ARP - roteamento para outra LAN
A cria o datagrama com endereço IP fonte A e
destino B
A consulta a tabela de roteamento e obtém R
como próximo salto
A usa o ARP para obter o endereço MAC de R
A cria um quadro com endereço MAC de destino
R e o datagrama de A para B na carga útil
Adaptador de A envia o quadro para R
Adaptador de R recebe o quadro
ARP - roteamento para outra LAN
R remove o datagrama IP do quadro Ethernet e
verifica que é destinado a B
R consulta a tabela de roteamento
R usa o ARP para obter o endereço MAC de B
R cria o quadro contendo o datagrama de A para
B
Adaptador de R envia o quadro para B
Adaptador de B recebe o quadro
DHCP
Protocolo de configuração dinâmica de
hospedeiros (Dynamic Host Configuration
Protocol)
Descrito nas RFCs 2131 e 2132
Protocolo de rede
Permite que um hospedeiro obtenha
Endereço IP
Máscara da sub-rede
Endereço do roteador do primeiro salto
Endereço do servidor DNS local
DHCP
Protocolo cliente-servidor
Cada sub-rede possui um servidor DHCP ou um
agente de retransmissão (relay) que repassa um
pedido para um servidor DHCP
DHCP
Dividido em quatro etapas
Descoberta de servidor DHCP
Hospedeiro envia uma mensagem de descoberta DHCP
Monta um datagrama UDP com a porta de destino
67, endereço de destino 255.255.255.255 (difusão
IP), porta fonte 68 e endereço fonte 0.0.0.0 (este
hospedeiro)
Envia para a sub-rede através do endereço MAC FFFF-FF-FF (difusão)
Mensagem contém um identificador
DHCP
Dividido em quatro etapas (cont.)
Oferta(s) do(s) servidor(es) DHCP
Servidor(es) envia(m) uma mensagem de oferta DHCP
Cada mensagem contém
Identificador da mensagem de descoberta
Endereço IP proposto
Máscara de rede
Tempo de aluguel do endereço
Requisição DHCP
Cliente escolhe uma oferta e responde com uma
mensagem de requisição DHCP que contém os
parâmetros de configuração
DHCP ACK
Servidor responde com uma mensagem DHCP ACK
confirmando os parâmetros
Exemplos de rede com DHCP (fonte: Kurose)
223.1.2.5
A
223.1.1.2
223.1.1.4
223.1.2.9
B
223.1.1.3
223.1.3.1
223.1.2.1
DHCP
server
223.1.1.1
223.1.3.27
223.1.2.2
223.1.3.2
E
arriving DHCP
client needs
address in this
network
Exemplos de rede com DHCP (fonte: Kurose)
DHCP server: 223.1.2.5
DHCP discover
src : 0.0.0.0, 68
dest.: 255.255.255.255,67
yiaddr: 0.0.0.0
transaction ID: 654
DHCP offer
src: 223.1.2.5, 67
dest: 255.255.255.255, 68
yiaddrr: 223.1.2.4
transaction ID: 654
Lifetime: 3600 secs
DHCP request
time
src: 0.0.0.0, 68
dest:: 255.255.255.255, 67
yiaddrr: 223.1.2.4
transaction ID: 655
Lifetime: 3600 secs
DHCP ACK
src: 223.1.2.5, 67
dest: 255.255.255.255, 68
yiaddrr: 223.1.2.4
transaction ID: 655
Lifetime: 3600 secs
arriving
client
DHCP
Exemplo de operação do DHCP com retransmissão (fonte: Tanenbaum)
DHCP
Cliente pode renovar o aluguel antes do mesmo
expirar
Elementos de interconexão
Repetidor
Nível físico
Tem um número pequeno de interfaces
Recebe, conforma (recupera a forma do sinal original),
amplifica e retransmite os bits de uma interface para
todas as outras
Elementos de interconexão
Hub
Nível físico
É um repetidor
Repete os bits de uma porta para todas as outras
Segmentos da rede formam um único domínio de
colisão
Domínio de colisão é uma única rede com CSMA/CD na
qual haverá colisão se duas ou mais estações da rede
transmitirem ao mesmo tempo
Geralmente não pode conectar segmentos da rede
operando em diferentes taxas
Esse caso poderia ser implementado usando dois hubs
que operam em velocidades diferentes conectados
internamente por um comutador de duas portas
Elementos de interconexão
Ponte (bridge)
Nível enlace
Tem um pequeno número de interfaces
Usa o endereço MAC de destino para encaminhar e
filtrar quadros
Cada segmento de rede é um domínio de colisão
separado
Pode conectar segmentos de rede operando em
diferentes taxas
Pode conectar segmentos de rede diferentes
Pode usar o CSMA/CD como se fosse uma estação
Ex.: Ligação com uma rede Ethernet
Elementos de interconexão
Ponte (bridge)
Conceitos
Filtragem
Capacidade da ponte decidir se um quadro será
repassado para alguma interface ou descartado
Repasse
Capacidade de determinar as interfaces para as
quais um quadro deve ser repassado e fazê-lo
Elementos de interconexão
Ponte (bridge)
Tabela de comutação usada no repasse
Se o endereço de destino está na tabela e a interface
não é a mesma de onde veio, transmite para a interface
correspondente
Se o endereço de destino está na tabela e a interface é a
mesma de onde veio, descarta
Se o endereço de destino não está na tabela, transmite
em todas as interfaces exceto a interface de onde veio
Elementos de interconexão
Ponte (bridge)
Possui a característica de aprendizagem automática
Construção automática da tabela de comutação
Cada quadro que passa pela ponte é examinado e
são colocados na tabela o endereço fonte, a
interface de onde veio o quadro e o tempo do
registro na tabela
Registros expiram
Ex.: Pode-se trocar uma estação de lugar
Elementos de interconexão
Comutador
Nível enlace
Ponte de alto desempenho e múltiplas interfaces
Tem um maior número de interfaces
Atualmente a maioria é utilizada para acesso dedicado
Uma única estação por domínio de colisão
Usa o endereço MAC de destino para encaminhar e
filtrar quadros
Cada segmento de rede é um domínio de colisão
separado
Pode conectar segmentos de rede operando em
diferentes taxas
Pode conectar segmentos de rede diferentes
Elementos de interconexão
Comutador
Pode trabalhar em full-duplex
Comutação de quadros
Quadro sempre é expedido pela mesma saída, decidida
uma vez por todas quando da aceitação de trocar dados
Elementos de interconexão
Roteador
Nível rede
Roteamento de pacote
Endereço do destinatário
Escolha da melhor saída no momento da decisão
Elementos de interconexão
Elementos (fonte: Tanenbaum)
Elementos de interconexão
Hub, ponte e comutador (fonte: Tanenbaum)
VLAN
Rede local virtual (Virtual LAN)
Objetivo
Segmentar logicamente uma rede local física em várias
redes com diferentes domínios de difusão
Solução alternativa ao uso de roteadores
VLAN
Exemplo de uso
Antes das VLANs já havia a necessidade de
organização
da
rede
considerando
departamentos/setores
VLAN
Exemplo de configuração sem VLANs (fonte: Kurose)
Ciência da
Computação
Engenharia
Elétrica
Engenharia
da Computação
VLAN
Configuração sem VLANs
Desvantagens
Falta de isolamento de tráfego
Único domínio de difusão
Uso ineficiente de comutadores
Cada comutador de nível mais baixo pode ter
apenas algumas portas em uso
Dificuldade no gerenciamento de usuários
Mudanças de usuários de um departamento para
outro exigem mudanças físicas (cabeamento)
VLAN
Pode ser baseada em
Porta (do comutador)
Endereço MAC
Tipo de protocolo
Endereço IP
Informações das camadas superiores
Aplicação ou serviço
Apresentação
portas
supõe
VLANs
baseadas
em
VLAN
Exemplo de VLANs baseadas em portas (fonte: Kurose)
1
7
9
15
2
8
10
16
…
Engenharia Elétrica
(VLAN portas 1-8)
…
Ciência da Computação
(VLAN portas 9-15)
VLAN baseada em porta
Provê isolamento de tráfego
Quadros de portas de uma VLAN só podem alcançar
as portas da mesma VLAN
Inclusão dinâmica
Portas podem ser atribuídas dinamicamente entre
VLANs
Encaminhamento entre VLANs
Feito por roteamento
Vendedores oferecem uma combinação de comutador e
roteador
Interconexão de comutadores
Pode haver a necessidade de VLANs
abrangerem mais de um comutador
interligação entre os comutadores
Duas formas de interligação
Via cabos ligados a “portas comuns”
Via entroncamento
Interconexão de comutadores
Via cabos ligados a “portas comuns”
Define-se uma porta como pertencente a uma VLAN
em cada comutador
Interligam-se essas portas através de cabos
Exige n portas em cada comutador para conectar n
VLANs
solução não escalável
Interconexão de comutadores
Exemplo de VLANs sem entroncamento (adaptado de Kurose)
15
1
7
9
2
8
10
…
Engenharia Elétrica
(VLAN portas 1-8)
…
Ciência da Computação
(VLAN portas 9-16)
15
1
7
9
2
8
10
…
Engenharia Elétrica
(VLAN portas 2-8, 16)
…
Ciência da Computação
(VLAN portas 1, 9-15)
Interconexão de comutadores
Entroncamento de VLANs
Porta especial em cada comutador configurada como
porta de tronco
Pertence a todas as VLANs
Interconexão de comutadores
Exemplo de VLANs com entroncamento (fonte: Kurose)
1
7
9
15
1
3
5
7
2
8
10
16
2
4
6
8
…
Engenharia Elétrica
(VLAN portas 1-8)
…
Ciência da Computação
(VLAN portas 9-15)
Portas 2,3,5 pertencem a EE VLAN
Portas 4,6,7,8 pertencem a CS VLAN
IEEE 802.1Q
Define VLANs das camadas 1 e 2
Modifica o formato do quadro Ethernet
Campos de VLAN podem ser
Adicionados pelo comutador no lado do envio do
tronco
Removidos no lado de recebimento do tronco
Adicionados/removidos pelos hospedeiros
Placa de rede com suporte ao padrão
Quadro IEEE 802.1Q
Formato do quadro IEEE 802.1Q (fonte: Kurose)
Quadro IEEE 802.1Q
Preâmbulo
Endereços de destino e de origem
Identificador de protocolo de VLAN (16 bits)
Valor 0x8100
Informação de controle de etiqueta (16 bits)
Prioridade (3 bits)
Indicador de formato canônico (1 bit)
Identificador de VLAN (12 bits)
Tipo
Dados
CRC
IEEE 802.1Q
Ethernet clássica e Ethernet com VLAN (fonte: Tanenbaum)