3 Interligação de redes (Camada de rede)

(1)

Redes de Computadores

3 – Interligação de redes (Camada de rede)

3 – Interligação de redes

Interliga

(2)

Redes de Computadores

3.1 – Conceitos de interligação de redes

3.1 Conceitos

Internetworking

Interliga

(3)

Redes de Computadores

¾

Introdução

Interliga

ç

ão de redes

Objectivos da interligação de redes através do protocolo IP (

IP – Internet Protocol

)

9Efectuar a interligação de redes utilizando um único protocolo, operando ao nível 3 OSI

9Todas as aplicações e protocolos superiores serão suportados pelo IP

9Criar um espaço de endereçamento global

9Universalidade no endereçamento

9Escalável – Endereçamento hierárquico

9Simplicidade

9 Providencia serviço de rede datagrama não orientado à ligação (Best effort datagrams)

9 Independente da aplicação

9 As tarefas mais complexas (controlo de fluxo e congestão, fiabilidade, etc.)

9Funcionamento Extremo a Extremo

são deixadas para o nível 4 ou superior do OSI (TCP ou Aplicação)

(4)

Redes de Computadores

¾

Introdução

Interliga

ç

ão de redes

Modelo de interligação de redes IP

Implementado nos utilizadores (end systems) e nós de rede

TCP -> Funcionamento extremo a extremo

(5)

Redes de Computadores

¾

Introdução

Interliga

ç

ão de redes

Funções básicas da camada de rede

•Encaminhar pacotes ao longo da rede

( Os Protocolos de rede são implementados em cada router e computador)

9 Objectivos

9 Funções

•Determinação do caminho

Qual a rota percorrida pelos pacotes da origem para o destino ? - Algoritmos de encaminhamento

•Expedição (forwarding)

Transferir os pacotes da entrada do router para a saída apropriada, o mais rápido possível

(6)

Redes de Computadores

¾

Introdução

Interliga

ç

ão de redes

Modelo de serviço de rede da Internet

9 Modelo datagrama (não orientado à ligação)

•Não há conceito de ligação ao nível de rede

•Pacotes encaminhados usando endereço de destino

9 Hop by Hop routing.

•Cada router recebe o pacote, analisa o endereço de destino

e entrega-o ao próximo router

•Os routers não sabem o estado das ligações extremo a

extremo

(7)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2 – IP (Internet Protocol)

(8)

Redes de Computadores

¾

Protocolo IP

Interliga

ç

ão de redes

Endereçamento

9 Endereço IP

•Identificador de 32 bits

•Utilizado em sistemas terminais e interfaces de routers

9 Interface

•Routers têm múltiplas interfaces

•Os sistemas terminais podem ter

múltiplas interfaces

•Os endereços IP estão associados às interfaces

(9)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

Notação - Dotted Decimal

9 Divisão do endereço em 4 grupos de 8 bits

9 Conversão binário-decimal de cada grupo de 8 bits

9 Cada grupo de 8 bits no formato decimal separado por “.” => 172.16.122.204

Conversão binário-Decimal (Soma dos pesos dos bit’s a 1)

Notação

(10)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

Separação Rede-Host

Rede e Host

9 Conceito de rede

•Internet -> Interligação de redes

•Cada interface de 1 router corresponde a uma rede IP (“Endereço do Cabo”)

•Numa rede existem 1 ou vários Hosts

•Permite que a comunicação entre Hosts perten-centes à mesma rede se efectue sem a interven-ção do router.

Rede de computadores constituída por

3 redes IP, cujos endereços começam em

223. ->

Os primeiros

24 bits identificam a rede os últimos

8 bits identificam o Host na rede

9 Identificador da rede

•Bits mais significativos do endereço IP

9 Identificador do Host

•Bits menos significativos do endereço IP

(11)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.1 – Endereçamento por classes (Classfull)

(12)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Endereçamento Classfull

Classes de endereços (Endereços

classfull

ou por classes)

9 Regra do

1º Octeto

para determinação da classe

MSB fixo a 0. 8 bits para rede 24 bits Host De 00000000 a 01111111

Exemplo p/ classe A

0.0.0.0 -> Reservado para “default routes” 127.0.0.0 -> Reservado para “loopback” Gamas válidas: 1 a 126

Classe B

MSB’s fixo a 10. 16 bits para rede 16 bits Host Gamas: 128 a 191

Classe C

MSB’s fixo a 110. 24 bits para rede 8 bits Host Gamas: 192 a 223

Classe D (MultiCast)

Gamas: 224 239

Network Boundary

(13)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Nº Hosts e redes por classe

Número de Hosts e redes por classe de endereçamento

9 Classe A

(0xxxxxx) = 7 bits , menos a rede 0 e 127 =

(

2^7

)

−2 =126 redes

•Nº de redes

•Nº de Hosts

24 bits , menos o 1º endereço– ´tudo a zeros que identifica a rede e o último endereço

(

2^24

)

−2 =16.777.214

tudo a 1’s que é o endereço broadcast = hosts.

9 Classe B

•Nº de redes

(10xxxxxx.xxxxxxxx) = 14 bits = redes

(

2^14

)

=16.384

•Nº de Hosts

16 bits , excepto o 1º e último endereço= hosts

(

2^16

)

−2 = 65.534

9 Classe C

(110xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx) = 21 bits rede =

(

2^21

)

= 2.097.152redes

8 bits Host , excepto o 1º e último endereço = hosts.

(

2^8

)

−2 = 254

(14)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Endereços especiais reservados

Endereço da rede

Broadcast Direccionado (Todos os hosts na subrede) Broadcast local (Só tem efeito na LAN)

“default route”

Loopback

Identifica o host em determinada rede (subnet zero)

Broadcast todos os Host em todas as subnets

(RFC 1812 – Requirements for IPV4 Routers)

(RFC 791 DARPA IP Protocol Specification) (RFC 1812 – Requirements for IPV4 Routers)

Rede SubRede Tudo 1s Tudo a 1’s na subrede e Host

(15)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Interligação de duas redes de classes diferentes

Classe B Classe A

As tabelas de routing contêm

automaticamente as redes

directamente ligadas

(16)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Entidades reguladoras

Entidades que controlam a distribuição dos endereços IP

9 A nível mundial:

•INTERNIC (Internet information center) – www.internic.com

9 A nível regional:

•Europa

•RIPE (Réseaux IP Européens)

•EUA

•ARIN (American Registry for Internet Numbers)

•ASIA

•APNIC (Asia Pacific Network Information Center)

9 A nível local:

•ISP’s -> Obtêm blocos de endereços das autoridades regionais (RIPE, etc.)

•Organizações locais -> Obtém endereçamento (redes) dos ISP’s

(17)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Endereçameto privado

Endereçamento privado

9 Endereços a ser utilizados em intranets

9 Cada utilizador pode atribuir as redes que quiser

9 São especificados no

RFC 1918

– Private address space

Gamas de endereçamento privado (RFC 1918)

Classe A

Classe B

Classe C

(18)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Subnetting – (FLSM – Fixed Length Subnet Mask)

9 É utilizada para aumentar a flexibilidade no endereçamento

9 Permite a introdução de outro nível hierárquico de endereçamento

9 As classes B’s reservam 16 milhões de hosts, mesmo que só existam 2000

9 Permite a alteração do número de redes e hosts, alterando o nº de bits utilizados

para a subnet e para os Hosts

9 Necessita de

máscara de rede

, de modo a identificar a rede (subnet) no endereço IP

9 Vai emprestar

alguns bits da porção do host

(múltiplos de 8) para identificar a rede .

(19)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Subnetting

Exemplo:

Necessito de 250 redes, cada uma com máximo de 254 hosts

-> Atribuição de 250 redes classe C ? (Já esgotadas)

-> Atribuição de 1 rede classe B

(Ex: Rede 172.16.0.0

)

9 Posso subdividir a rede 172.16.0.0 entre 172.16.

1 .0 e 172.16.

250 .0

Dividi uma classe B em 250 subredes Æ (250 redes como se fossem classe C)

9 Por cada subrede 172.16.

x

.0 posso atribuir 254 endereços

Obtenho 254 hosts por cada subrede

A rede 172.16.0.0 é denominada

Major Network

(20)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Mascara de rede

9 É utilizada para identificar a rede, no endereço IP de 32 bits

Máscara de rede

9 Os dispositivos de rede e hosts, determinam a rede, (contida no endereço IP)

efectuando a operação

AND

entre o

IP

e a

Máscara de rede

(21)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Máscara de rede ( Exemplo de utilização)

9 Dada a rede 172.16.0.0 (Classe B) qual a máscara para 250 redes e 250 hosts por rede ?

= 255.255.255.0

9 Necessito

8 bits para rede e

8 bits para hosts

172.16.x.200 255.255.255.0 172.16.x.0 AND

Ex: Host A envia dados para B: 172.16.2.160 255.255.255.0 -> 172.16.2.2 255.255.255.0

Host A necessita saber qual a rede de destino: Efetua “IP AND Máscara de rede” O resultado é a rede : 172.16.2.0: Está na mesma subrede. Não envia para o router.

A

B

Os routers fazem a mesma operação ao receberem pacotes para determinar o interface de saída onde se localiza a rede de destino

(22)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Máscara de rede

9 Operação “AND” para obtenção da subrede

IP

Máscara

AND

= SUBREDE

O número da rede é estendido

por 8 bits

(23)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.2 – CIDR (Classless InterDomain Routing)

3.2.2 CIDR e VLSMs

(24)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

CIDR e VLSM’s (Mascaras de comprimento variável)

9 Surgiu para permitir

total flexibilidade

no número de

redes

e

hosts

para qualquer endereço IP

VLSM

9 A parte do endereço que identifica a rede tem um tamanho arbitrário

(No endereçamento classfull apenas eram permitidos múltiplos de 8 bits)

9 O formato do endereço é:

a.b.c.d/x

em que x representa o nº de bits identificadores da rede

x

é denominado

prefixo

de rede.

(25)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

CIDR e VLSM’s (Mascaras de comprimento variável)

9 Admitamos a subnet 172.16.1.0/24 , da rede 172.16.0.0/16

10101100.00010000.00000001.00000000

172

16

1

0 Rede

Host

Fico com

8 bits da parte do Hosts para

subdividir

em mais subredes

10101100.00010000.00000001.00000000

Host

“Roubando”

2 bits ao Host

, fico com várias

subredes dentro da subrede 172.16.1.0/24

172

16

1

0 = Várias 172.16.1.0

/26

10101100.00010000.00000001.

01 10101100.00010000.00000001.

10 10101100.00010000.00000001.

11

4

2

n

=

2

=

Nº subredes adicionais:

Nº Hostspor cada subrede:

₂

n

−

₂

=

₂

6

−

₂

=

₆₂

1ª subnet: 172.16.1.0 /26 255.255.255.192

2ª subnet: 172.16.1.64/26 255.255..255.192

3ª subnet: 172.16.1.128/26 255.255.255.192

Rede

Subnets da rede VLSM: 172.16.1.0/26

O 1º Host é reservado para endereço da subnet O último Host é reservado para endereço broadcast 4ª subnet: 172.16.1.192/26 255.255.255.192

(26)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

CIDR e VLSM’s (Mascaras de comprimento variável)

9 Notas adicionais

9Inicialmente não era aconselhada a utilização da “subnet” zero ou “um”, ou seja todos os endereços que contenham tudo a zerosou tudo a uns, na porção que identifica a subnet (Ver RFC 1009)

9A fórmula de cálculo para o nº de subnets e hosts era dada por:

2 2 Subnets

Nº = n − (as 2 subnets subraídas são as que contêm tudo zero ou um na sua porção de endereço IP)

9Isto justificava-se pelo facto de os protocolos de encaminhamento IP funcionarem por classes não contendo informação sobre a máscara de rede.

Deste modo, para os endereços pertencentes à major network 172.16.0.0/16 e à sua subnet 172.16.0.0/24 (zero) não é possível distinguir entre os brodcasts para todas as subnets (172.16.255.255/16) e os

broadcasts para a sub-net que é identificada com todos os bits a um (172.16.255.255/24)

9Os protocolos actualmente não funcionam por classes, contendo sempre informação sobre a máscara de rede, eliminando o problema anterior. ( Ver RFC 1812 e 1878 para mais detalhes )

9Ao longo dos próximos capítulos, se nada for dito em contrário, será assumida a nova versão de cálculo do nº de redes utilizando VLSM’s (Protocolos ignoram a classe e contêm a máscara)

n

2 Subnets Nº =

(27)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

VLSMs – Exemplo de aplicação

9 Foi atribuído ao departamento de radiotecnia da escola, o seguinte bloco de

Rede 1 (LAN) Rede 2 (LAN) Rede 3 (LAN) Rede 4 (LAN) Rede 5 (LAN) Rede 6 (Série PTP) Rede 7 (Série PTP) Rede 8 (Série PTP)

endereçamento:

172.16.8.0/21

25 utilizadores 18 utilizadores 30 utilizadores 145 utilizadores 251 utilizadores

(28)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

VLSMs – Exemplo de aplicação

9 Resposta:

9 Tenho 2 redes com 145 e 251 utilizadores: A potência de 2 mais próxima é

8 (2

8

_-2=254)

- Necessito de

duas subredes

(rede 1 e 2) com

8 bits para Hosts

= /24.

9 Tenho 3 redes com 25, 28 e 30 utilizadores: A potência de 2 mais próxima é 5 (2

5

_-2=30)

- Necessito de

três subredes

(rede 3,4 e5 ) com

5 bits para Hosts

= /27.

9 Tenho 3 redes ponto a ponto (2 endereços) A potência 2 mais próxima é 2 (2

2

_-2=2)

- Necessito de

três subredes

(rede 6,7,8 ) com

2 bits para Hosts

= /30.

9 1ª Iteração: Atribuir 2 blocos contíguos /24 à rede 1 e 2. (1ª e 2ª Subnet)

9 2ª Iteração: Dividir o 3º bloco /24 em 6 subnets / 27, e atribuir 3 contíguas às redes 2,4 e 5

9 3ª Iteração: Dividir o 6º bloco /24 em 6 subnets / 30, e atribui-los às redes 6,7 e 8

(29)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

VLSMs – Exemplo de aplicação

9 Resposta:

9 Com 172.16.8.0 /21 obtenho 8 subredes /24

10101100.00010000.00001 000.00000000 8 10101100.00010000.00001 001.00000000 9 10101100.00010000.00001 010.00000000 10 10101100.00010000.00001 011.00000000 11 10101100.00010000.00001 100.00000000 12 10101100.00010000.00001 101.00000000 13 10101100.00010000.00001 110.00000000 14 10101100.00010000.00001 111.00000000 15

172

16

8

0 Subrede

/21

/24

Gamas utilizáveis 172.16.8.0/24

a 172.16.15.0/24

Atribuir as subredes 172.16.8.0 /24 e 172.16.9.0 /24 às LAN’s 1 e 2 respectivamente

8 bit

(30)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

VLSMs – Exemplo de aplicação

9 Resposta:

9 Com 172.16.11.0 /24 obtenho 8 subredes /27 (Roubo

3 bits ao Host = 2

3

_-2=6)

10101100.00010000.00001 010.00000000 0 10101100.00010000.00001 010.00100000 32 10101100.00010000.00001 010.01000000 64 10101100.00010000.00001 010.01100000 96 10101100.00010000.00001 010.10000000 128 10101100.00010000.00001 010.10100000 160 10101100.00010000.00001 010.11000000 192 10101100.00010000.00001 010.11100000 224

172

16

10

0 Subrede

/24

/27

Subredes: 172.16.10.0/27

a 172.16.11.224/27

Atribuir as subredes 172.16.10.0 /27 , 172.16.10.32 /27 e 172.16.10.64 /27

Às LAN’s 3, 4 e 5 respectivamente -> Sobram as 96, 128,160…224

(31)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

VLSMs – Exemplo de aplicação

9 Resposta:

9 Com 172.16.10.

224 /27 obtenho 8 subredes

/30

(Roubo

3 bits ao Host = 2

3

_-2=6)

10101100.00010000.00001 010.111001 00 228 10101100.00010000.00001 010.111010 00 232 10101100.00010000.00001 010.111011 00 236 10101100.00010000.00001 010.111100 00 240 10101100.00010000.00001 010.111101 00 244 10101100.00010000.00001 010.111110 00 248 10101100.00010000.00001 010.111111 00 252

172

16

10 224 Subrede

/27

/30

Gamas utilizáveis 172.16.10.224 /30

a 172.16.10.252 /30

Atribuir as subredes 172.16.10.224 /30 , 172.16.10.228 /30 e 172.16.11.232 /30

Aos interfaces PTP -> redes 6, 7 e 8 respectivamente

9 Para permitir margem de crescimento dos sites remotos utilizo a mais alta /27 livre para n=30

(32)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Sumarização

9 A sumarização consiste no

agrupamento de blocos de endereços

de modo a reduzir

as tabelas de routing dos routers

Apenas anuncia 1 prefixo

172.16.12.0 /22

Quatro redes /24

E1 S1 S2 172.16.12.0 /24 E1 Rede Interface 172.16.13.0 /24 172.16.14.0 /24 E1 S1

Tabela Routing D

172.16.12.0 /22 S1 Rede Interface

Tabela Routing E

S1

(33)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Endereçamento IP

Sumarização

9 A sumarização é calculada com base no nº de bits comuns a todos os blocos de endereços

Entre 172.16.12.0 e 172.16.15.0 existem 22 bits em comum.

(34)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

Formato datagrama IP

Header de (4x5) 20 bytes

excluindo campo opções

Opções: Pode ir até 40bytes

¾

Protocolo IP

16 bit 8 bit

(35)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.3 – Fragmentação e reassemblagem

3.2.3 Fragmentação

(36)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

Fragmentação e reassemblagem

Fragmentação

9 IP Pode trabalhar sobre diversos meios físicos

•Cada rede impõe diferentes tamanhos máx. de pacotes

•Ethernet: 1500 bytes

denominado MTU (Maximum Transfer Unit)

•FDDI: 4464 bytes

•X.25 e SLIP:576 bytes

•Os datagramas IP com tamanho superior ao MTU do interface são fragmentados na rede

•Um datagrama transforma-se em vários datagramas

•São “reassemblados” no destinofinal

¾

Protocolo IP

MTU = Header_IP+ Payload_IP

•Valores típicos de MTU por interface

•Por cada fragmento de um pacote original é adicionado

(37)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

Fragmentação e reassemblagem

9 Identificação dos fragmentos relacionados

9 É efectuada através de campos no cabeçalho IP

Identificador do pacote: _{3 bits: 1º não usado}

2º bit: DF bit. Se a “1” indica que o pacote não deve ser fragmentado: Cada pacote que chegue a um router, com

DF = 1e maior que o MTU é descartado. Igual para todos os fragmentos

do mesmo pacote

3º bit: MF bit. (More Fragment). Indica ao destino se existem mais fragmentos do mesmo pacote. Caso 1, há mais fragmentos. Caso 0 é o último fragmento

¾

Protocolo IP

(38)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

Fragmentação e reassemblagem

9 Calculo da fragmentação de um pacote

9Campo Fragment Offset só tem 13 bits: dá um valor para contagem máximode 213_{= 8192}

9Este valor é multiplicado por 8-> 8192*8 = 65536bytes -> máximo que é

9 Problema

:

9 O comprimento máximo dos dados num fragmento tem que ser

múltiplo inteiro de 8

9 Cálculo do offset

: - Posição relativa do fragmento relativamente ao pacote original

Offset = Soma de todos os payloads dos pacotes anteriores fragmentados

possível fragmentar

excepto para o último fragmento

9 Implica:

O Payload de todos pacotes (fragmentos) cujo bit M=1 tem que ser

divisível por 8

(39)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

9 Exemplo

:

9Para um pacote de dados IP com 1504 bytes incluindo cabeçalho, ser enviado através de uma ligação X.25 com

MTU = 576, qual o comprimento L, ID, M bit e valores de offset para cada fragmento ?

Fragmentação e reassemblagem

20 1484

20 552 576 – 20 = 556 556 não é múltiplo de 8.

ID = K L=1504 Offset = 0bytes

ID=K L=572 M=1 Off =0

MTU=576 Payload: = _{O múltiplo de 8 mais próximo é} ₅₅₂ M=1 -> Não é o último fragmento

Offset = 0: Não há fragmentos anteriores

20 552 ID=K L=572 M=1 Off =69

MTU=576

Payload: = Igual ao anterior (Máximo do pacote) M=1 -> Não é o último fragmento

Offset = 69*8 = 552: A soma dos payloads anteriores é552

20 380 ID=K L=400 M=0 Off =138

MTU=576

Payload: = Cabe o restante do pacote (380 bytes)

M=0-> É o últimofragmento

Offset = 138*8 = 1104: A soma dos payloads anteriores é1104 Header Payload Payload Payload Header Header M=0 Pacote original

(40)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.4 – ARP (Address Resolution Protocol)

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ARP

ARP – Address resolution Protocol

9 Numa rede local (LAN) é necessário conhecer o endereço

MAC

de destino

Quero enviar p/ 10.1.1.3 Qual o MAC Address?

Rede 10.1.1.0 /24 10.1.1.1 /24 10.1.1.2 /24 10.1.1.3 /24 10.1.2.2 /24 10.1.2.1 /24 Rede 10.1.2.0 /24

9Os Hosts e Routers numa rede IP mantêm uma tabela que mapeiaendereços IP a endereços MAC

Características

9 Protocolo request / reply “peer to peer”

9 Request

é enviado em tramas

MAC Broadcast

.

Reply

enviado em tramas

MAC Unicast

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

Rede 10.1.1.0 /24 10.1.1.1 /24 10.1.1.2 /24 10.1.1.3 /24 10.1.2.2 /24 10.1.2.1 /24 Rede 10.1.2.0 /24

ARP – Address resolution Protocol

9 Construção das tabelas ARP (Arp Cache)

1

1 A envia dados para o router. Apenas conhece o endereço IP. Envia uma mensagem ARP Request (Broadcast a nível MAC)

2 Router responde com ARP Reply

Para o endereço MAC Unicast originador A resposta contêm o seu endereço MAC

2 Request

Reply

10.1.1.3 0260.8c01.3333 IP Hardware Address

Tabela ARP Host A

10.1.1.1 _{0260.8c01.4444}

Timeout

240 s

Após Timout são automaticamente apagadosda cache.

240 s

(43)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ARP – Address resolution Protocol

9 Formato da trama

HARDWARE TYPE_{PROTOCOL TYPE}_{- Identificação do protocolo de nível rede}- Identificação da rede física (Ethernet = 1)

(IP = 0x8000)

HLEN- Dimensão dos endereços da rede física (Ethernet = 6)

PLEN- Dimensão dos endereços do protocolo de encaminhamento (IP = 4)

OPERATION- Tipo da trama (ARP Rq, ARP Rpl, RARP Rq, RARP Rpl)

SENDER HA- Endereço físico (MAC) de origem

SENDER IP– Endereço IP dp originador da mensagem ARP

TARGET HA- Endereço físico (MAC) de destino

TARGET IP– Endereço IP de destino, ao qual o originador pretende obter o MAC de destino

(44)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ARP – Address resolution Protocol

9 Exemplo operação – ARP Request

Não sabe qual o MAC de destino (Request) IP de destino ao qual necessita saber o MAC

MAC Origem

Não sabe o MAC destino

Exemplos Operação

Opcode = 1 (Request)

Envia BROADCAST Mensagem ARP Começa Aqui

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ARP – Address resolution Protocol

9 Exemplo operação

Mensagem ARP Começa Aqui

Trama Ethernet ( Nível MAC) Começa Aqui Na resposta é UNICAST

Sabe o MAC de Origem do pedido

Este é o MAC pedido Opcode = 2 (Reply)

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.5 – ICMP (Internet Control Message Protocol)

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ICMP

ICMP – Internet Control Message Protocol

•Reporte de erros

para transferir informação de controlo

9 Utilizado pelos Hosts e Routers

a nível de rede

•Endereço, porto, protocolo não atingível

•Teste de conectividade IP

•Pedido / resposta de eco (comando PING)

•Mensagens ICMP são transportadas em datagramas IP

Tipo de mensagem

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

Formato mensagem

ICMP – Internet Control Message Protocol

9 Formato mensagem “echo request / reply”-> Utilizadas pelo comando “

ping

”

Identifier: Distingue entre aplicações na mesma máquina (Ex: diferentes echo servers)

Seq. Number: Distinção entre mensagens da mesma aplicação (Ex:

Request / Reply

)

Nota: Ver exemplo pág 591 Livro - Echo Request / Reply com o EtherReal

(49)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ICMP – Internet Control Message Protocol

9 Exemplo operação – ICMP echo Request

(50)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

ICMP – Internet Control Message Protocol

9 Exemplo operação – ICMP echo Reply

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.6 – DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol

(52)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

¾

Objectivo:

• Permitir que um sistema terminal obtenha dinamicamente o seu endereço IP de um

servidor da rede quando se liga à rede

• Pode renovar o empréstimo de um endereço em uso

• Permite reutilização de endereços (apenas mantém o endereço quando está ligado)

• Suporta utilizadores móveis que queiram ligar-se à rede

¾

Resumo do DHCP:

• Sistema terminal envia msg em

difusão

.

DHCP discover.

• Servidor de DHCP responde com msg .

DHCP offer.

• Sistema terminal pede endereço IP: msg .

DHCP request.

• Servidor DHCP envia endereço: msg .

DHCP ack.

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

DHCP

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

9 Cenário Cliente – Servidor DHCP

DHCP

Qual o end DHCP?

Selecção do DHCP server

Cliente escolheu DHCP server Inicia a negociação com o DHCP Server escolhido

(Podem existir vários)

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.7 – NAT (Network Address Translator)

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

NAT

NAT – Network Address Translator

9 Objectivo: Permitir conectividade entre redes privadas e públicas (Internet)

Endereçamento privado(RFC 1918) Endereçamento RIPE(Ex: Internet)

Rede 10.0.0.0 /24

9Espaço de endereçamento privado (RFC 1918) não é encaminhado na internet

9Para haver conectividade, cada computador teria que ter um endereço registado RIPE (público)

Os endereços de origem na rede local (privada) são modificados sem notificar a rede

NAT Router

exterior (internet)

Rede Local privada Internet

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

NAT – Network Address Translator

9 Tipos de NAT

1 - NAT simples ou 1 para 1

•É mantida uma tabela de correspondência entre os endereços IP de origem privados e públicos (tabela NAT)

9Estático

9Dinâmico

•A correspondência de endereços IP de origem privados e públicos atribuida pelo administrador de rede

•A Cada computador da rede local é atribuída uma correspondência fixa entre endereço privado e público

•A correspondência de endereços IP de origem privados e públicos atribuida automáticamente pelo router dentro de uma gama definida pelo administrador de rede)

•Cada computador local pode sair com diferentes endereços de origem, dentro da gama (rede) atribuida

2 - NAT “n para 1” (ou com “overload”) -> Também pode ser:

n para y com y<n

•Várioscomputadores na rede local saem para o exterior com um único endereço IP

•A unicidade dos endereços é mantida, adicionando o porto de origem da aplicação ao endereço IP local

•O router NAT passa a actuar ao nível 4 do OSI.

•É mantida uma tabela de correspondência entre os endereços(Origem-Destino) IP:Porto de origem

Tipos de NAT

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.7.1 – NAT Simples (1->1)

(59)

Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

NAT – Network Address Translator

9 Operação NAT simples (End. Origem)

1 – Host A (1.1.1.1)envia pacote para B (9.6.7.3)

2 – O Pacote chega ao router, que analiza a

tabela de NAT

3 – O Router substitui o endereço de origem do pacote IP -> Privado 1.1.1.1 pelo endereço Publico 2.2.2.2 e encaminha o pacote.

4 – Host B recebe o pacote e responde ao Host 1.1.1.1recorrendo ao endereço de

origem recebido (2.2.2.2) passa a D.A.

5 – Router recebe o pacote efectua uma

pesquisa na tabela de NAT (chave = End. Publico). Subsitui o endereço de destino do pacote para o Privado 1.1.1.1

6 – Host A (1.1.1.1) recebe o pacote

Resposta

Operação

Pedido

Nota: SA = Source Address (Endereço de origem) DA = Destination Address (Endereço de destino)

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

3.2.7.2 – NAT N para 1

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

Operação

NAT – Network Address Translator

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

•Guardar (na tabela de tradução NAT)todos os pares de tradução (endereço IP de origem, #porto)

NAT – Network Address Translator

9 Implementação NAT N->1 (Overload)

•Datagramas que saem: substituir (endereço IP de rigem, #porto) de cada datagrama que sai por (endereço IP do NAT, novo #porto)

•clientes/servidores remotos responderão usando como endereço de destino (endereço IP do NAT, novo #porto).

•Datagramas de entrada:substituir (endereço IP do NAT, novo #porto) nos campos de destino de cada datagrama que chega, o valor correspondente de (endereço IP de origem, #porto) guardado na tabela do NAT

9 Um router NAT deve:

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Redes de Computadores

Interliga

ç

ão de redes

¾

Protocolo IP

NAT – Network Address Translator

9 Considerações

Campo do porto tem 16 bits

•Teóricamente permite 65535ligações simultâneas com um único endereço público!

O router NAT tenta preservar o porto de origem da aplicaçãopara criar um identificador único

•Caso o porto de origem já esteja em uso, o router atribui o próximo endereço de porto livre

A tradução de endereços NAT é controversa

•Viola o argumento extremo a extremo

•A possibilidade de suporte de NAT tem que ser levada em conta pelos programadores de aplicações. (Ver RFC1631 http://www.ietf.org/rfc/rfc1631.txt?number=1631)

•Processamento adicional e atrasosdesnecessários na rede

A escassez de endereços será resolvida pelo IPV6

•O router passa a ter que operar ao nível 4 do OSI

•Esconde os endereçoslocais (Uma forma de segurança que na prática só gera confusão e

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Redes de Computadores

9 3 Interligação de redes (Camada de rede)

¾Resumo

•Introdução

•Protocolo IP

•Formato do endereço

•ARP

•Endereçamento por classes (Classfull)

•Notação •Subredes •Operação e funcionamento •Sumarização •Conceitos •Exemplos de Operação •Cálculo de VLSM’s

Interliga

ç

ão de redes

•Entidades reguladoras

•Endereços Especiais e reservados

•CIDR e VLSM’s •Datagrama IP •Formato •Fragmentação •ICMP •Conceitos •Exemplos de Operação •DHCP •Exemplos de Operação •Conceitos •NAT •NAT 1 para 1 •Exemplos de Operação •NAT N para 1 •Exemplos de Operação

(65)

Redes de Computadores

¾

Referências

9

9LeonLeonGarcia Garcia ––CommunicationCommunicationNetworksNetworks, Cap. VI , Cap. VI

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9DehavenDehaven, , JenniferJennifer––RoutingRoutingTCP/IP TCP/IP VolVolI I --Cisco Cisco SystemsSystemsCCIE Professional CCIE Professional DevelopmentDevelopment((CapCapI)I)

Interliga

ç

ão de redes

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9KuroseKuroseandandRossRoss––ComputerComputerNetworkingNetworking--A top A top downdownapproachapproachfeaturingfeaturingthetheinternetinternet((CapCapIV IV NetworkNetworkLayerLayer))

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9Comer, Comer, DouglasDouglas––InternetworkingInternetworkingWithWithTCP/IP , TCP/IP , principlesprinciplesprotocolsprotocolsandandarchitecturesarchitectures (Cap. III, IV , V, IX e X)(Cap. III, IV , V, IX e X)

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9TanembaumTanembaum––ComputerComputerNetworksNetworks4rd 4rd EditionEdition(Cap. V (Cap. V NetworkNetworkLayerLayer))

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9ZininZinin––Cisco IP Cisco IP RoutingRouting––PacketPacketForwardingForwardingandandIntraIntra--DomainDomainRoutingRoutingProtocolsProtocols((CapCapI)I)

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9RFC1812 RFC1812 ––““RequirementsRequirementsfor IPV4 for IPV4 RoutersRouters””. F. . F. BackerBackerCisco Cisco SystemsSystems19951995

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9RFC1918 RFC1918 ––““AddressAddressAllocationAllocationfor for privateprivateInternetsInternets””. Y. . Y. RekhterRekhterCisco Cisco SystemsSystems19961996

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9RFC 1519 RFC 1519 ––““CIDR an Address Assignment and Aggregation Strategy ””. V. Fuller Barret 1993.

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9RFC 1009 RFC 1009 ––“Requirements for internet gateways “ ””. . J. J. Postel ISI 1987Postel

3 Interligação de redes (Camada de rede)

Redes de Computadores