Camada de rede. Funções. Encaminhamento. Internet Protocol (IP) Encaminhamento na Internet

(1)

Camada de rede 1

Camada de rede



Encaminhamento

• Estado-da-ligação • Vetor-distância



Internet Protocol (IP)



Encaminhamento na Internet

• Intra-domínio • Inter-domínio



Circuitos virtuais e MPLS



IPv6, DHCP e NAT



Arquitetura de um encaminhador

Funções



Endereçamento



Expedição de pacotes



Determinação de caminhos;

construção de tabelas de

expedição



Comutação de pacotes



Fragmentação e

reconstrução de datagramas

(internets)

rede dados físico aplicação transporte rede dados

físico _dadosrede físico rede dados físico rede dados físico rede dados físico rede dados físico rede dados físico rede dados físico aplicação transporte rede dados físico

(2)

Camada de rede 3

Encaminhamento



Determinação de “bons

caminhos” entre origens e

destinos



Rede modelada por um grafo

• Nós

• Ligações



Comprimento de uma ligação

• Função aditiva

• Atraso, custo monetário, nível de

congestão, etc.



Conceito de “bom caminho”

• Caminho mais curto

A E D C B F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5

Protocolos para encaminhamento

dinâmico



Vetor-distância

• Algoritmo distribuído para cálculo das distâncias • Nós enviam vetores de distâncias aos seus vizinhos



Estado-da-ligação

• Algoritmo distribuído para difusão da topologia da rede

• Nós difundem o comprimento das ligações por toda a rede

• Algoritmo sequencial executado autonomamente em cada nó

para cálculo dos caminhos mais curtos



Vetor-caminho

• Como em vetor-distância, mas os vetores incluem todo o

(3)

Camada de rede 5

Difusão fiável

inicialização para todo v lsaA[v] := 0 seqA := 1 recebe <LSA,v,n> de w se (n > lsaA[v])

envia <LSA,v,n> a todos os vizinhos exceto w lsaA[v] := n

ligação entre A e w é alterada

envia <LSA,A,seqA> a todos os vizinhos lsaA[A] := seqA

seqA := seqA + 1 A E D C B F

lsaA[v] – número do último LSA com origem no nó v recebido em A

Algoritmo de Dijkstra

para todo v dA[v] := infinito pA[v] := nulo dA[A] := 0 N := todos os nós

enquanto (N não é vazio)

extrair de N o nó w tal que dA[w] é mínimo para (v vizinho de w)

se (dA[v] > dA[w] + c[w,v]) dA[v] := dA[w] + c[w,v] pA[v] := w

dA[v] – distância do nó A ao nó v pA[v] – predecessor no caminho mais

curto de A até v

c[w,v] – comprimento da ligação entre os nós w e v

(4)

Camada de rede 7

Algoritmo de Dijkstra: exemplo

1 2 3 4 5 6 N BCDEF BCEF BCF CF F d[B],p[B] 2,A 2,A 2,A d[C],p[C] 5,A 4,D 3,E 3,E d[D],p[D] 1,A d[E],p[E] infinito 2,D d[F],p[F] infinito infinito 4,E 4,E 4,E A E D C B F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5 iteração

Estado-da-ligação: mecanismos



Protocolo HELLO para descobrir vizinhos



LSA (Link-State Advertisement)

• número de sequência, para a difusão fiável

• idade, para apagar informação antiga (obriga os nós a

refrescarem LSAs)



Difusão fiável de LSAs



Sincronismo da base-de-dados de LSAs entre

vizinhos quando uma nova ligação é adicionada



Cálculo de caminhos mais curtos

(5)

Camada de rede 9

Algoritmo de Bellman-Ford

para todo A e todo t se (A = t) dant[A,t] := 0 senão dant[A,t] := infinito fazer N-1 vezes

para todo A e todo t se (A = t)

d[A,t] := 0 senão

d[A,t] := min {c[A,B] + dant[B,t], B vizinho de A} dant := d

d[A,t] – distância do nó A ao nó t

dant[A,t] – antiga distância do nó A ao nó t c[A,B] – comprimento da ligação entre os nós A e B

N– número de nós

Bellman-Ford distribuído:

recepção de mensagem

inicialização para todo t dA[t] := infinito dA[A] := 0 recebe <d,t> do vizinho B dtabA[B,t] := c[A,B] + d se (t = A) dA[t] := 0 senão

dA[t] := min {dtabA[B,t], B vizinho de A}

se (dA[t] foi alterado)

envia <dA[t],t> a todos os vizinhos

dA[t] – distância do nó A ao nó t

dtabA[B,t] – distância do nó A ao nó t via nó B c[A,B] – comprimento da ligação entre os nós A e B

(6)

Camada de rede 11

Bellman-Ford distribuído:

alteração das ligações

ligação entre A e B foi restaurada para todo t

envia <dA[t],t> ao nó B

comprimento da ligação entre A e B aumentou de dd para todo t

dtabA[B,t] := dd + dtabA[B,t] se (t = A)

dA[t] := 0 senão

dA[t] := min {dtabA[B,t], B vizinho de A}

se (dA[t] foi alterado)

envia <dA[t],t> a todos os vizinhos

Exemplo de uma tabela de

distâncias

A E D C B 7 8 1 2 1 2

dtab

_E

[ , ]

A

B

C

D

A

1

7

6

4 B

14

8

9

11 D

5

4

2

vizinho

dtab

_E

[D,C]

₌ c[E,D] + 2 = 4 ciclo!

dtab

E

[D,A]

= c[E,D] + 3 = 5

ciclo!

(7)

Camada de rede 13

Bellman-Ford distribuído:

exemplo

A E C A d[ , ] 7

 

B D A d[ , ]



C E A d[ , ]



A B D A d[ , ] 1

 



A E C A d[ , ] 7 9



B D A d[ , ]



C E A d[ , ]



A B D A d[ , ] 1 15



8 3 A E D C B 7 8 1 2 1 2 E D C B

Bellman-Ford distribuído: cont.

exemplo

A E C A d[ , ] 7 9 9 B D A d[ , ] C E A d[ , ] A B D A d[ , ] 1 15 5 A E C A d[ , ] 7 9 6 B D A d[ , ] C E A d[ , ] A B D A d[ , ] 1 15 5 8 5 8 5 10 3 A E D C B 7 8 1 2 1 2 E D C B 7 3

(8)

Camada de rede 15

Bellman-Ford distribuído:

propriedades



Comprimento de uma ligação diminui

• Convergência rápida



Comprimento de uma ligação aumenta

• Convergência lenta

• Problema da contagem para o infinito



Problema da contagem para o infinito

• Protocolo não converge quando não há caminho entre

origem e destino

• Separação de horizontes com envenenamento inverso não

resolve o problema da contagem para o infinito

• Limitação do diâmetro da rede

• Alteração ao protocolo

Encaminhamento adaptado ao

tráfego: oscilações



Encaminhamento adaptado ao tráfego pode gerar

oscilações

A D C B 1 _1+e e 0 e 1 ₁ 0 0 início A D C B 2+e 0 0 0 1+e 1 1a_iteração A D C B 0 2+e 1+e 1 0 0 2a_iteração A D C B 2+e 0 e 0 1+e 1 3a_iteração

(9)

Camada de rede 17

Encaminhamento adaptado ao

tráfego: paradoxo de Braess



Equilíbrio quando todos os caminhos que suportam

um fluxo têm comprimentos iguais

0.1f 1 1 10 5 5 5 5 10 Atraso=1.5 10 0 10 0 10 Atraso=2! 10 0.1f 0.1f 1 1 0 10 0.1f

(10)

Camada de rede 19

Encaminhamento hierárquico



Partição dos encaminhadores em áreas



Agregação de endereços associados a uma área

• Redução do número mensagens de encaminhamento

• Redução do número de entradas nas tabelas de expedição

• Caminhos extremo-a-extremo deixam de ser óptimos



Protocolo de encaminhamento intra-área pode ser

diferente do protocolo de encaminhamento inter-área

Encaminhamento hierárquico:

exemplo

a b b a a C A B d c b c B (1,1) c C (1,2) d a (0,2) d c (0,1) c d (0,1) d Tabela de expedição em A.b

c

Caminho A.c-A.d-A.a-C.c-C.b não é o caminho mais curto de A.c para C.b

(11)

Camada de rede 21

Camada de rede na Internet

tabela de expedição Protocolos encaminhamento RIP, OSPF, BGP Protocolo IP Endereçamento

Formato dos datagramas Operações sobre datagramas

Protocolo ICMP

Relato de erros Controlo Camada de transporte: TCP, UDP

Camada de ligação de dados Camada física

Camada

de rede

Endereços IPv4



Identificadores de 32

bits



Cada endereço IPv4

identifica uma interface,

e não uma estação

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223 1 1 1

(12)

Camada de rede 23

(Sub) Redes IP

 Endereço IP • Componente de rede • Componente de estação  Conceito de rede

• Interfaces com a mesma componente de rede

 Interfaces com a mesma

componente de rede comunicam directamente

 Interfaces com componente de

rede distintas comunicam através de encaminhadores 223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 LAN 223.1.3.0/24 223.1.3.*

3 redes IP (neste caso os primeiros 24 bits formam a componente de rede)

Classes de endereços IP



Divisão implícita em classes

0 rede 10 110 rede 1110 Endereço multicast A B C D classe 0.0.0.0 a 127.0.0.0 128.0.0.0 a 191.255.255.255 192.0.0.0 a 223.255.255.255 224.0.0.0 a 239.255.255.255 32 bits estação estação rede estação

(13)

Camada de rede 25

Expedição de datagramas: local



A descobre que B está

na mesma rede



Camada de ligação de

dados entrega

datagrama a B,

encapsulado numa

trama

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 A B

Rede dest. Sucessor distância

223.1.1.0/24 - 1 223.1.2.0/24 223.1.1.4 2 223.1.3.0/24 223.1.1.4 2 Outros cab. 223.1.1.1223.1.1.3 dados IP origem IP destino

Expedição de datagramas:remoto

 A descobre que o datagrama

deve ser enviado para 223.1.1.4

 Camada da ligação de dados

em A entrega datagrama a 223.1.1.4, encapsulado numa trama

 Encaminhador descobre que E

está na rede 223.1.2.0/24

 Camada da ligação de dados

no encaminhador entrega datagrama a E, encapsulado numa trama 223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 (I1) 223.1.2.9 (I2) 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 (I3) A E

Rede dest. sucessor dist. interface

223.1.2.0/24 - 1 I2 223.1.3.0/24 - 1 I3 223.1.1.0/24 - 1 I1 Outros cab. 223.1.1.1223.1.2.2 dados IP origem IP destino

(14)

Camada de rede 27

Exemplo de uma tabela de

expedição

Destino Gateway Flags Ref Use Interface --- --- --- --- --- --- 127.0.0.1 127.0.0.1 UH 0 26492 lo0 192.168.2. 192.168.2.5 U 2 13 eth2 193.55.114. 193.55.114.6 U 3 58503 eth0 192.168.3. 192.168.3.5 U 2 25 ppp0 224.0.0.0 193.55.114.6 U 3 0 eth1 0.0.0.0 193.55.114.129 UG 0 143454 eth1



Três redes: 192.168.2., 193.55.114., 192.168.3.



Um endereço multicast: 224.0.0.0



Entrada por omissão: 0.0.0.0

Gestão de endereços IP:

objectivos



Utilização eficiente dos endereços

• Rede necessita de 300 endereços

• É-lhe atribuído um bloco de endereço de classe B, com

65536 endereços

• Eficiência na utilização endereços é 0.46%!



Reduzir o número de entradas nas tabelas de

expedição

• Organização necessita de 8100 endereços

• São-lhe atribuídos 32 blocos de endereços de classe C, num

total de 8160 endereços

• Tabelas de expedição têm que ter 32 entradas à conta desta

(15)

Camada de rede 29

Classless Inter-Domain Routing

(CIDR)

 Endereços IP agregados em blocos contíguos denominados prefixos

 Prefixo

• Endereço IP de base • Comprimento da máscara • Exemplo: a.b.c.d/x

 Número de endereços IP associados a um prefixo é uma potência de 2

 Expedição por prefixo mais longo que emparelha o endereço destino

do pacote

11001000 00010111

0001000

0 00000000

Componente de rede Componente de estação

200.23.16.0/23

Agregação de endereços IP

200.23.16.0/20 200.23.16.0/23 200.23.18.0/23 200.23.30.0/23 ISP1 Organização 0 Internet ISP2 199.31.0.0/16 200.23.20.0/23 . . . . . . Organização 1 Organização 2 Organização 7 200.23.19.172 200. 23. 19.172 Endereço IP destino 255.255.254. 0 Máscara da organização 1 200. 23. 18. 0 Endereço base da organização 1

(16)

Camada de rede 31

Expedição por prefixo mais

específico

200.23.16.0/20 200.23.16.0/23 200.23.18.0/23 200.23.30.0/23 ISP1 Organização 0 Internet ISP2 199.31.0.0/16 200.23.18.0/23 200.23.20.0/23 . . . . . . Organização 1 Organização 2 Organização 7

Organização 1 mudou do ISP1 para o ISP 2 mas manteve o seu bloco de endereços IP 200.23.19.172

Tries

0 1 11(I1) 10 111(I4) 101(I3) 1010 10100(I2) 00(I1) 01 010 0101(I2) 000 001(I4) 0001(I2) * Tabela de expedição 10101101 00110110 00 _I1 0001 _I2 001 _I4 0101 _I2 101 _I3 10100 _I2 11 _I1 111 _I4

(17)

Tries balanceadas

Camada de rede 33 0 1 11(I1) 10 111(I4) 101(I3) 1010 10100(I2) 00(I1) 01 010 0101(I2) 000 001(I4) 0001(I2) * (D) Tabela de expedição 10101101 00110110 00 _I1 0001 _I2 001 _I4 0101 _I2 101 _I3 10100 _I2 11 _I1 111 _I4 0000(I1)

folhas novas assumem interface de antepassado mais próximo

0100(D) 011(D) 100(D) 10101(I3) 1011(I3) 110(I1)

Rede do Lab LT5

.254 (0/1) .253 (0/1) .5 (0/0) .6 (0/0) .142 (0/0/0) .1 (0/0) .2 (0/0) .254 (0/0/0) .254 (0/1) .253 (0/1) .254 192.168.128.0/24 192.168.129.0/24 192.168.1.0/24 192.168.0.4/30 192.168.0.0/30 193.136.138.128/25 AS 2 AS 1 OSPF 1 RIP _R1 R2 R3 R4 .1 serie

(18)

Camada de rede 35

Encaminhamento na Internet



A Internet consiste num número de sistemas

autónomos interligados (Autonomous System, AS)

• AS terminal

• AS multi-terminal

• AS de trânsito



Encaminhamento intra-AS (Interior Gateway

Protocols, IGP)

• RIP: Routing Information Protocol

• OSPF: Open Shortest Path First



Encaminhamento inter-AS (Exterior Gateway

Protocol, EGP)

• BGP: Border Gateway Protocol

A Internet

AS de trânsito Tier-1 AS de trânsito Tier-2 AS de trânsito Tier-3 AS multi-terminal AS terminal

Relação fornecedor cliente

(19)

Camada de rede 37

Routing Information Protocol

(RIP)



Vector distância



Comprimento das ligações é unitário



Diâmetro da rede inferior a 16



Cada encaminhador envia periodicamente o seu

vector de distâncias aos vizinhos

• Encaminhadores não guardam informação sobre os vectores

distância dos vizinhos



Ausência prolongada da recepção de vectores

distância indica falha na ligação



Opera sobre UDP (

!

)



Processo que executa RIP é o routed

Open Shortest Path First (OSPF)



Estado da ligação



A cada ligação podem estar associadas várias

métricas



Múltiplos caminhos do mesmo comprimento entre

pares origem destino



Segurança



Suporte de hierarquias dentro de uma AS



Suporte de multicast



Opera sobre IP

(20)

Camada de rede 39

OSPF hierárquico



Encaminhamento intra-área: estado-da-ligação



Encaminhamento inter-área: vector-distância



Toda a comunicação inter-área atravessa a área 0

Área 0

Área 1 Área 2

Área 3

Border Gateway Protocol (BGP)



Vector caminho

• Cada encaminhador fronteira anuncia, para cada prefixo IP

destino, todo o caminho de ASes até chegar a esse destino

• Problema da contagem para o infinito não existe



Políticas na escolha de caminhos

• Cada AS pode decidir não anunciar os seus caminhos a

algumas ASes vizinhas

• Cada AS atribui um nível de preferência aos caminhos

anunciados pelos vizinhos



External BGP (EBGP) e Internal BGP (IBGP)



Opera sobre TCP

(21)

Camada de rede 41

Atributos do BGP



LOCAL-PREF

• Nível de preferência atribuído localmente a uma rota

• Não é passado fora da AS



AS-PATH

• Sequência de ASes pelas quais a rota passou

• Acrescentado pela AS



MED

• Discrimina ligações diferentes a uma mesma AS vizinha

• Algum controlo sobre o tráfego que entra na AS



NEXT-HOP

• Endereço IP do encaminhador fronteira da AS vizinha que

anuncia a rota

• Não é alterado pelo iBGP

Encaminhamento inter-domínio

cliente par fornecedor

cliente V V V par V X X fornecedor V X X De Para cliente par fornecedor PREFERÊNCIAS EXPORTAÇÕES 5 6 4 1 2 3 0 7 8

(22)

Tabela de expedição

170.10.20.0/22 170.1.1.1 170.1.1.2 170.1.1.0/30 200.50.10.0/24 200.50.10.15 Rede Sucessor 170.10.20.0/22 170.1.1.1 _iBGP 170.1.1.0/30 200.50.10.15 _IGP 200.50.10.0/24 I0 _Ligação dados Tabela de expedição de A iBGP A eBGP I0

Arquitectura de um encaminhador

Tecido de comutação tabela de expedição consulta de endereço, expedição, fila-de-espera terminação da ligação de dados terminação de linha

(23)

Espera no porto de saída



Tecido de comutação opera a um débito igual a n

vezes o débito das linhas



Atrasos e perdas nos portos de saída; escalonamento

e gestão activa de fila-de-espera

Camada de rede 45 n Tecido de comutação Tecido de comutação

Espera no porto de entrada e

HOL



Tecido de comutação opera a um débito inferior a n

vezes o débito das linhas



Atrasos e perdas nos portos de entrada



Bloqueio de princípio de fila (HOL)

(24)

Camada de rede 47

Anatomia de um datagrama IP

 DSCP • Tipo de serviço  Protocolo • Chave de desmultiplexagem para a camada de transporte: TCP, UDP, ...  Identificador, offset e sinalizadores • Fragmentação e reconstrução de datagramas  TTL • Decrementado em cada encaminhador ver. comprimento do datagrama 32 bits

dados da camada de transporte (comprimento variável) identificador checksum TTL endereço IP fonte comp. cab. DSCP sinal. offset protocolo endereço IP destino opções (comprimento variável)

Fragmentação e reconstrução

 Cada ligação tem um MTU

 Datagramas fragmentados na camada IP  Reconstrução apenas no destino  Campos no cabeçalho proporcionam reconstrução

 Offset indica número do

primeiro byte do fragmento, em múltiplos de 8 bytes ID =x offset =0 s. frag =0 comp. =4000 ID =x offset =0 s. frag =1 comp. =1500 ID =x offset =1480 s. frag =1 comp. =1500 ID =x offset =2960 s. frag =0 comp. =1040 Fragmentação (MTU=1500 bytes) 3980 1480 2960 1020

(25)

Camada de rede 49

Internet Control Message

Protocol (ICMP)

 Utilizado para propagação de informação de controlo

• Erros: destino não existe, porto não existe, TTL chegou a 0, reconstrução do datagrama falhou

• Pedido/resposta

 Mensagens ICMP transportadas em datagramas IP

• Tipo • Código

• 8 primeiros bytes do datagrama que causou o erro

 Traceroute

• ICMP time exceeded (TTL é zero)

 Ping

• ICMP echo request • ICMP echo reply

Circuitos virtuais (VCs)



Sinalização para

estabelecimento e

terminação circuito



Cabeçalho contém

identificador de VC



Potencial controlo de

admissão



Potencial reserva de

recursos

Interface entrada VC entrada Interfac e saída VC saída Interface entrada VC entrada Interface saída VC saída 7 51 2 12

A

B

C

D

3 22 51 12 5 7 2

C

B

(26)

Engenharia de tráfego

Camada de rede 51

Datagramas Circuitos virtuais

Multi-Protocol Label Switching

(MPLS)



TC (traffic class)

• Distinção de tratamentos nos nós da rede



S

• Indicador de última etiqueta



TTL

• Número de saltos

etiqueta TC S TTL

X Y Z

(27)

Hierarquia

Camada de rede 53 X

LER de ingresso LSR LSR LER de egresso A A Y A A Z A R1 R2 R1 R2 A

IPv6



Motivação principal

• Escassez de endereços IP



Razões adicionais

• Expedição e comutação rápidas de datagramas

• Qualidade de serviço

• Autoconfiguração

• Endereços anycast



Formato dos datagramas

• Endereços de 128 bits

• Não permite fragmentação

(28)

Camada de rede 55

Anatomia de um datagrama IPv6



Classe de tráfego

• Prioridades



Rótulo de fluxo

• QoS ?



Comprimento

• Dos dados apenas



Próximo cabeçalho

• Chave de

desmultiplexagem



Limite de saltos

• Semelhante ao TTL

ver. rótulo de fluxo

dados da camada de transporte (comprimento variável) comprimento classe tráfego próximo cab. lim. saltos 32 bits endereço IP fonte endereço IP destino

Representação de endereços IPv6

2001:0DB8:130F:0000:0000:7000:0000:140B

2001:DB8:130F:0:0:7000:0:140B (zeros à esquerda) 2001:DB8:130F:0:0:7000:0:140B (zeros à direita)

2001:DB8:130F::7000:0:140B (campos sucessivos de zeros)

 Endereço IPv6

• 128 bits separados por dois-pontos em 8 campos

(29)

Camada de rede 57

Migração IPv4 - IPv6



Não vai haver um dia R em que todos os

encaminhadores mudam de IPv4 para IPv6



Migração de IPv4 para IPv6 terá que ser gradual



Soluções de migração

• Pilha dupla IPv4/IPv6: alguns encaminhadores conseguem

traduzir datagramas entre os dois formatos

• Túneis: Datagramas IPv6 transportados como dados de

datagramas IPv4

Pilha dupla



Há informação no cabeçalho do datagrama IPv6

inicial que é perdida quando ele é traduzido num

datagrama IPv4

A B C D E F IPv6 Fluxo: X IP fonte: A IP dest.: F IPv6 Fluxo: ? IP fonte: A IP dest.: F

IPv4 IPv4 IPv6 IPv6

IPv6 IPv6 IPv4 IP fonte: A IP dest.: F IPv4 IP fonte: A IP dest.: F

(30)

Camada de rede 59

Túnel

A B C D E F IPv6 Fluxo: X IP fonte: A IP dest.: F

IPv4 IPv4 IPv6 IPv6

IPv6 IPv6 IPv4 Proto: IP-IP IP fonte: B IP dest.: E A F IPv6 IPv6 IPv6 IPv6 E B IPv6 Fluxo: X IP fonte: A IP dest.: F IPv4 Proto: IP-IP IP fonte: B IP dest.: E IPv6 Fluxo: X IP fonte: A IP dest.: F IPv6 Fluxo: X IP fonte: A IP dest.: F

Dynamic Host Configuration

Protocol (DHCP)



Atribuição dinâmica

de endereços IP

• Partilha de endereços • Configuração automática



Porto UDP

bem-conhecido: 67 e 68



Mensagens

• DHCPDISCOVER • DHCPOFFER • DHCPREQUEST • DHCPACK Cliente Servidor 1 200.2.6.5 Servidor 2 200.2.6.10 0.0.0.0,68 255.255.255.255,67 DHCPDISCOVERY 0.0.0.0 756 200.2.6.5,67 255.255.255.255,68 DHCPOFFER 200.2.6.120 756 3600 200.2.6.10,67 255.255.255.255,68 DHCPOFFER 200.2.6.30 756 3600 0.0.0.0,68 255.255.255.255,67 DHCPREQUEST 200.2.6.120 200.2.6.5 757 3600 200.2.6.5,67 255.255.255.255,68 DHCPACK 200.2.6.120 757 200.2.6.5 3600

(31)

Camada de rede 61

Virtual Private Networks (VPN)

10.1.0.0/16 10.2.0.0/16 10.3.0.0/16 198.150.2.73 220.10.68.2 IP-IP 198.150.2.73 220.10.68.2 10.1.0.5 10.3.12.2 10.1.0.5 10.3.12.2 Internet R1 R2 R3 IRT site 1 IRT site 2 IRT site 3 193.12.96.1

Network Address Translation

(NAT)

10.1.0.0/16 10.3.0.0/16 198.150.2.0/24 220.10.68.0/24 10.1.0.5 Internet R1 R2 R3 RC site 1 RC site 2 193.12.96.0/24 128.234.7.2 198.150.2.1 128.234.7.2 RC site 3

(32)

Tabela NAT

Camada de rede 63 NAT 10.10.10.1 10.10.10.2 10.10.10.3 20.20.20.253 LAN WAN LAN WAN 10.10.10.1:3800 20.20.20.253:3800 10.10.10.1:3900 20.20.20.253:3900 10.10.10.2:3800 20.20.20.253:3801 10.10.10.3:3900 20.20.20.253:3901

Difusão (broadcast)



Fazer com que pacotes enviados por uma fonte

cheguem a todos os outros nós da rede



Camada de aplicação

• aplicações peer-to-peer



Camada de rede



Camada de ligação de dados

• determinação de endereços MAC

• inerente ao preenchimento das tabelas de expedição MAC

(33)

Difusão: questões fundamentais

Camada de rede 65 A

B

C D

Emulação com unicast

• Envio desnecessário de cópias • Gestão dos endereços unicast

A

B

C D

• Mecanismos para impedir ciclos e tempestades de difusão Participação dos nós da rede

Técnicas de difusão



Pacotes numerados sequencialmente por cada fonte

• difusão de um pacote de uma fonte apenas se o seu número

de sequência for mais recente do que o registado relativamente a essa fonte



Expedição por caminho inverso

• difusão de um pacote de uma fonte apenas se o pacote for

recebido pela interface cujo encaminhamento unicast conduz à fonte desse pacote



Criação prévia de uma árvore abrangente partilhada

• evita ciclos e tempestades de difusão



Complementarmente pacotes creditados com um

(34)

Árvore abrangente centrada

Camada de rede 67 A B C D G E F E é o nó de rendez-vous 1 2 3 4 5 A B C D G E F

Adesão de cada nó à árvore Árvore abrangente

Multicast



Fazer com que pacotes enviados por uma fonte

cheguem a um grupo de nós da rede



Identificação do grupo de nós destinatários

• endereçamento multicast



Árvore multicast por fonte

• expedição depende do endereço multicast e do endereço fonte

• modo denso

• modo esparso



Árvore multicast partilhada

• expedição depende apenas do endereço multicast

(35)

Camada de rede 69

Internet Group Management

Protocol (IGMP)



Destinos de um grupo multicast partilham um

mesmo endereço IP multicast, de classe D



Internet Group Management protocol

• Opera entre uma estação e o encaminhador a que a estação

está directamente ligada

• Encaminhador pretende saber para cada interface quais os

grupos multicast que têm membros ligados a essa interface

• Encaminhador convida estações a indicarem os grupos

multicast a que querem pertencer



Informação de estado soft

• Encaminhador infere a inexistência de elementos de um

grupo multicast associados a uma interface

Multicast: IGMP e árvores

LAN LAN

LAN IGMP

(36)

Expedição multicast

G G G S1 S3 S2 (*,G) _(S1,G)

Árvore de grupo partilhada

G G G S1 S3 S2 Árvores de fonte (S2,G) (S3,G)

PIM-DM: árvore de fonte

G G G S G G G S G S G S prune

(37)

PIM-SM: árvore partilhada

RP G G join (*,G) join RP G G S RP G RP G G G G register register RP G G S join RP G G S G G G G G (S,G)

PIM-SM: árvore de fonte

(S,G) RP G G S join join RP G G S G G G G