mestrado tópicos anvançados em redes de computadores redes prof. edgard jamhour email:...
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Mestrado
Tópicos Anvançados em Redes de Computadores
RedesRedes
Prof. Edgard Jamhour
email: jamhour@ppgia.pucpr.brURL: http://ppgia.pucpr.br/~jamhour
2000, Edgard Jamhour
PROGRAMAPROGRAMA
• 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
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA• 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/ngtrans-
charter.html –
• Publicações nos seguintes sites:•
– Distributed Management Task Force: www.dmtf.org – World Wide Web Consortium: www.w3.org
2000, Edgard Jamhour
AULA 1: REVISÃOAULA 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
Mestrado
Tópicos Anvançados em Redes de Computadores
I - Tecnologias de RedesI - Tecnologias de Redes
2000, Edgard Jamhour
LAN – LOCAL AREA NETWORKSLAN – LOCAL AREA NETWORKS• A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no
princípio de comunicação com broadcast físico.
A B C
A B DADOS
quadro
CRC
2000, Edgard Jamhour
QUADROQUADRO• O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida
através de uma rede local.
A B DADOS CRC
FECHOCABEÇALHO
ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM
ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO
2000, Edgard Jamhour
PROBLEMA 1: O tempo médio para PROBLEMA 1: O tempo médio para ganhar o meio aumenta com o número de ganhar o meio aumenta com o número de
computadores da rede.computadores da rede.
A B C
ESCUTANDO ESCUTANDO
quadros na fila de espera
2000, Edgard Jamhour
EFEITO DA DISTÂNCIA ENTRE OS EFEITO DA DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORESCOMPUTADORES
• O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede.
A
B
A TRANSMITE
B TRANSMITEB RECEBE
tempo para o sinal ir de A para B
A RECEBE
T
2000, Edgard Jamhour
ExemploExemplo• 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
L
A B
eficiência = T/(T+t)
eficiência200m = 91%91%
eficiência2Km = 50%50%
eficiência100Mbits e 2Km = 9,1%9,1%
HALF-DUPLEX
2000, Edgard Jamhour
PROBLEMA 2: COLISÃOPROBLEMA 2: COLISÃO
A
A
C
A TRANSMITE
C TRANSMITE
RECEBIDO DE A
RECEBIDO DE C
COLISÃO DETECTADA POR A
B C
COLISÃO DETECTADA POR C
2000, Edgard Jamhour
ExemploExemplo• 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)
L
A B
eficienciaL=200m = 60,8 %60,8 %
eficienciaL=2Km = 13,4%13,4%
eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 %1,52 %
HALF-DUPLEX
2000, Edgard Jamhour
LIMITAÇÕES DAS LANsLIMITAÇÕES 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
HUBSHUBS• Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam
internamente a construção dos barramentos físicos.
HUBHUB
A C A C A C
A B C
2000, Edgard Jamhour
SWITCH (Transparent Bridging)SWITCH (Transparent Bridging)• Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a
construção dos barramentos físicos.
A B C
SWITCHSWITCH
1 2 3A C
PORTA COMPUTADOR
1 A
C AC A
A C A C 3 C
2000, Edgard Jamhour
SWITCHSWITCH• 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.
A B C
SWITCHSWITCH
HUBHUB
D E F
HUBHUB
G
2000, Edgard Jamhour
Switch: Isolando Domínios de ColisãoSwitch: 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.
A B C
SWITCH
HUBHUB
D E F
HUBHUB
G
Mesmo domínio
de broadcast
Não há possibilidade
de sniffing
2000, Edgard Jamhour
LAN Switching e VLANsLAN 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.
A
SWITCH
B
C
D
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
FF.FF.FF.FF.FF.FF
E
A,B,C: VLAN 1D,E: VLAN 2
2000, Edgard Jamhour
Modos das Portas de SwitchModos 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
VLANVLAN
SWITCH SWITCH
SWITCH
A
B C
D
E
VLAN 1,2,3VLAN 1,2,3
VLAN 1,2,3VLAN 1
VLAN 2 VLAN 2
VLAN 3
VLAN 2
TRUNKACCESS
2000, Edgard Jamhour
Protocolos TrunkProtocolos 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
Endereço Físico de Destino
Endereço Físico de Origem
Identificador de Tipo de
VLAN
Prioridade e VLAN ID
Dados CRC
6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 2 Bytes
Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para
uma interface do tipo access.
2000, Edgard Jamhour
WANWAN• A redes WAN utilizam uma tecnologia de transmissão que permite
interligar um número ilimitado de comutadores em distâncias arbitrariamente grandes.
roteadorroteadorLANLAN LANLAN
LANLANPode ser uma ligação Pode ser uma ligação
ponto a pontoponto a ponto
2000, Edgard Jamhour
RoteamentoRoteamento/Comutação/Comutação
Nó
Usuário
Link
Rota 1Rota 2
Subrede
Barramento
broadcastbroadcast
Ligação ponto a pontoLigação ponto a ponto
roteadorroteador
2000, Edgard Jamhour
ComutaçãoComutação
POR CIRCUITO
POR PACOTES
NÃODATAGRAMA
SIMCIRCUITO VIRTUAL
COMUTAÇÃO
ORIENTADA A CONEXÃO?
2000, Edgard Jamhour
Redes de comutação por circuitoRedes 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.
REDE COMUTADA POR CIRCUITO
C
A B
D
A banda é reservada, independente do tráfego.
2000, Edgard Jamhour
Redes de comutação por pacote
REDE COMUTADA 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.
2000, Edgard Jamhour
Redes de pacotes orientadas a conexãoRedes 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 DECIRCUITO VIRTUAL
PACOTE NUMA REDE ORIENTADA A CONEXÃO
OUTRAS INFORMAÇÕES DECONTROLE
DADOS
2000, Edgard Jamhour
Redes de pacotes Redes de pacotes não não orientadas a orientadas a conexãoconexão
• Também conhecidas como datagrama.
• O caminho é determinado analisando o endereço de cada pacote.
• Os pacotes podem chegar fora de ordem.– Exemplo: TCP/IP
ENDEREÇODE ORIGEM
OUTRAS INFORMAÇÕES DECONTROLE
DADOS
PACOTE NUMA REDE NÃO ORIENTADA A CONEXÃO
ENDEREÇODE DESTINO
2000, Edgard Jamhour
REDESREDES• IP: Não orientadas a conexão
• ATM: Orientadas a conexão
Utiliza o endereço dos computadores
Utiliza um identificador de conexãoswitch
roteador
2000, Edgard Jamhour
RoteamentoRoteamento
Subrede
ID de circuito
Destinatário final
2000, Edgard Jamhour
ROTEADORESROTEADORES• 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.
ROTEADORROTEADOR ??PACOTEPACOTE
PORTA
PORTA
PORTA
2000, Edgard Jamhour
QUADRO E PACOTEQUADRO E PACOTE• Os pacotes são transportados no interior dos
quadros.
CRCDADOSDESTINOORIGEMORIGEM DESTINO
PACOTE
QUADRO
ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede
ENDEREÇO DE REDE
2000, Edgard Jamhour
QUADRO E PACOTEQUADRO E PACOTE200.17.106.x
200.17.176.xREDE LOCALETHERNET
ENLACE PONTO-A-PONTO
REDE LOCALTOKEN-RING
O PACOTE É SEMPRE O MESMO
O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO
2000, Edgard Jamhour
Camada de TransporteCamada de Transporte
TRANSPORTE
REDE
ENLACE/FÍSICAMAC
IP
PORTA PORTA
APLICAÇÃO
Processo Processo
TRANSPORTE
REDE
ENLACE/FÍSICAMAC
IP
PORTA PORTA
APLICAÇÃO
Processo Processo
IP
TRANSPORTE
REDEREDE
2000, Edgard Jamhour
PORTASPORTAS• Exemplo: Protocolo TCP/IP
– Portas são números inteiros de 16 bits– Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority)
00
1023102310241024
6553565535
PORTAS RESERVADAS PARA SERVIDORES PADRONIZADOS
PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS
2000, Edgard Jamhour
Comunicação Cliente-ServidorComunicação Cliente-Servidor
OutlookOutlook
NetscapeNetscape
Servidor Servidor WWWWWW
Servidor Servidor de de
emailemail
10102424 10102525 8080 2525
Porta bem Porta bem conhecidaconhecida
Porta aleatóriaPorta aleatória
Porta OrigemPorta Origem Porta DestinoPorta Destino DadosDados
2000, Edgard Jamhour
QUADRO, PACOTE E SEGMENTOQUADRO, PACOTE E SEGMENTO
CRCORIGEMDESTINOORIGEMORIGEM DESTINO
PACOTE
QUADRO
ENDEREÇOS FÍSICO
ENDEREÇOS DE REDE
DESTINO DADOS
PORTAS(ENDEREÇOS DE
PROCESSOS)
SEGMENTO
2000, Edgard Jamhour
Modelo de ReferênciaModelo de Referência
PROTOCOLOS
HARDWARE
SERVIÇOS• Sistema
Operacional de Rede
• MODELO DE REFERÊNCIA
2000, Edgard Jamhour
AplicaçãoAplicação
Apresentação
Sessão
TransporteTransporte
RedeRede
Enlace de Enlace de DadosDados
FísicaFísica
Mensagens padronizadas.Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy)
Comunicação entre processos.Dispositivo de Rede: Não há
Roteamento dos pacotes através de redes diferentesDispositivo 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
OSI - Open Systems Interconnection ModelOSI - Open Systems Interconnection Model
Comunicação com controle de estado.
Representação de dados independente da plataforma.
2000, Edgard Jamhour
2
11
3
4
5
6
7
processotransmissor
7
dados76
dados765
dados7654
dados7653
dados7654
4
32
dados7654321
2
E 1
2
11
3
4
5
6
7
processoreceptor
dados7
dados76
dados765
dados7654
dados7653
dados7654
4
32
dados7654321
2
E 1
dados dados
PPDU
SPDU
TPDU
NPDU
DL-PDU
APDUdados
0 1 0 0 1 0 0 ...
pacote
quadro
2000, Edgard Jamhour
Comunicação no Modelo OSIComunicação no Modelo OSIAplicaçãoAplicação
Apresentação
Sessão
TransporteTransporte
RedeRede
Enlace de DadosEnlace de Dados
FísicaFísica
AplicaçãoAplicação
Apresentação
Sessão
TransporteTransporte
RedeRede
Enlace de DadosEnlace de Dados
FísicaFísica
protocolo aplicação
protocolo apresentação
protocolo sessão
protocolo transporte
protocolo rede
protocolo enlace
protocolo da camada física
2000, Edgard Jamhour
AplicaçãoAplicação
Apresentação
Sessão
TransporteTransporte
RedeRede
Enlace de DadosEnlace de Dados
FísicaFísica
Camadas do Modelo OSI
Gateway de Aplicação
Router
Ponte, Switch
Hub, Repetidor
Ethernet, Fast-Ethernet, Token-
Ring, etc.
IP, IPX
TCP, SPX, NetBEUI
HTTP, FTP, SMB, SMTP, POP3, IMAP4, DNS,
NetBIOS, DHCP, etc
bit
quadro
pacote
segmento
Mestrado
Tópicos Anvançados em Redes de Computadores
II - Arquitetura TCP/IPII - Arquitetura TCP/IP
2000, Edgard Jamhour
Arquitetura TCP/IPArquitetura TCP/IP
REDE
REDE REDE
REDE
gatewayinternet
internet
• INTERNET = ARQUITETURA TCP/IP
2000, Edgard Jamhour
Endereços IPEndereços IP
• Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST
Identificador darede
Identificador dohost
Endereço IP de 32 bits
REDE
internet
REDE REDE
REDE
hosts com omesmoidentificador derede.
hosts comidentificadores
de rededistintos.
host
2000, Edgard Jamhour
Notação Decimal PontuadaNotação Decimal Pontuada
10000000 00001010 00000010 00011110
2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120
27=128 23+21=10 21=2 24+23+22+21=30
128.10.2.30notação decimalpontuada
notaçãobinária
2000, Edgard Jamhour
REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS IPENDEREÇOS 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’sDistribuição de IP’sIANA
ARIN
FAPESP
PROVEDOR
REDE CORPORATIVA
Américas e Caribe
Mundo
Brasil
Embratel, Impsat, etc
2000, Edgard Jamhour
Classes de EndereçamentoClasses de Endereçamento
C lasse Form a to d o E n d ereço O rga nização da R ede Intervalo d osen dere ço s da c lasse
A 0 Iden tificadorda Rede
Iden tificador doH ost
7 bits 24 bits
127 redes com a té16777216 hosts.
de 1 .0.0 .0 a té127 .255.255 .255.
B 10 Iden tificadorda Rede
Iden tificador doH ost
14 bits 16 bits
16384 re des com a té65535 hos ts.
de 128 .0 .0.0 a té191 .255.255 5.255 .
C 11 0 Iden tificadorda Rede
Iden tificador doH ost
21 bits 8 bits
2097152 re des com até255 hosts .
de 192 .0 .0.0 a té233 .255.255 5.255 .
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 172.31.255.255256 REDES CLASSE C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
2000, Edgard Jamhour
Classe IPClasse IP
A
B
C
16 milhões
65 mil
255
...
10.x.x.x
...
172.68.x.x
...
200.134.51.x
2000, Edgard Jamhour
roteador
O roteador possui dois endereços IP, um para cada rede.
200.0.0.2
endereço classe CMÁSCARA: 255.255.255.0
identificador de rede identificador do host
200.0.0.3 200.0.0.4 200.0.0.5
200.0.0.1
200.0.1.1
200.0.1.2 200.0.1.3 200.0.1.4 200.0.1.5
2000, Edgard Jamhour
Como atribuir IP’s para rede abaixo?Como atribuir IP’s para rede abaixo?
...
300 computadores 200 computadores
...
SÃO PAULO CURITIBA
2000, Edgard Jamhour
Como atribuir IP’s para rede abaixo?Como atribuir IP’s para rede abaixo?
...
150 computadores
SÃO PAULO
...
150 computadores
DUAS CLASSES C512 endereços
...
300 computadores
SÃO PAULO
UMA CLASSE B65536 endereços
2000, Edgard Jamhour
SubRedesSubRedes e SuperRedes 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?Como Atribuir IP’s para rede abaixo?
...
900 computadores 600 computadores
...
SÃO PAULO CURITIBA
800 computadores
...
RIO DE JANEIRO
2000, Edgard Jamhour
ExemploExemplo• 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:
1: 128.0.0.0 a 128.0.63.255 2: 128.0.64.0 a 128.0.128.255 3: 128.0.128.0 a 128.0.191.255 4: 128.0.192.0 a 128.0.255.255
00
01
10
11
16K
16K
16K
16K
64K
2000, Edgard Jamhour
...
900 computadores 600 computadores
...
SÃO PAULO CURITIBA
800 computadores
...
RIO DE JANEIRO
128.0.64.1128.0.0.1
128.0.128. 1
128.0.0.2255.255.192.0
128.0.3.134255.255.192.0
128.0.64.2255.255.192.0
128.0.66.90255.255.192.0
128.0.128.2255.255.192.0
128.0.131.32255.255.192.0
2000, Edgard Jamhour
Endereços IP especiaisEndereços 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
LoopbackLoopback• 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.
processoprocesso processoprocesso processoprocesso
IP 200.17.98.217 IP 200.17.98.78
IP 127.0.0.1
2000, Edgard Jamhour
Mapeamento de EndereçosMapeamento 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.
MAC (00-60-08-16-85-B3)
IP (200.17.98.217)
NICNIC
Endereços de 48 bits (6 bytes)
2000, Edgard Jamhour
Endereço MACEndereço 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 4 5 6
Código do Frabricante
Número deSérie
2000, Edgard Jamhour
Filtragem de EndereçosFiltragem de Endereços
MAC
FÍSICAFÍSICA
REDEREDE
IP
MACD = PLACA DE REDE LOCALMACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)
MACD MACO DADOS CRC
INTERRUPÇÃO
2000, Edgard Jamhour
Relação entre IP e MACRelação entre IP e MAC
Estação A
NICendereçofísico MACA
endereço IPA Estação B endereço IPB
endereço físicoMACB
MACA MACB IPB IPA Dados
datagrama
quadro
NIC
2000, Edgard Jamhour
Address Resolution Protocol - ARPAddress 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.
TipoTipo MAC de Destino
MAC de Origem
Dado ECCECC
IP ORIGEMIP ORIGEM IP DESTINOIP DESTINO DadoDadoRedeRede
Enlace de DadosEnlace de DadosLLCLLC + +MACMAC
2000, Edgard Jamhour
ARPARP
A B C
ARPARPREQUESTREQUEST
ARPARPREPLYREPLY
qual o MAC do IP 200.134.51.6 ? o MAC do IP 200.134.51.6 é C ?
2000, Edgard Jamhour
ARPARP• 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 tipo200.17.98.217 00-60-08-16-85-B3 dinâmico10.17.98.30 00-60-08-16-85-ca dinâmico
2000, Edgard Jamhour
O ARP só funciona na rede localO ARP só funciona na rede local
ARP request o roteador não propaga broadcast
2000, Edgard Jamhour
RoteamentoRoteamento
REDE
internet
comunicação intra-rede.
comunicação inter-redes
REDE
REDE
REDE
2000, Edgard Jamhour
RoteamentoRoteamento• 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.
IP TRANSMISSOR
IP DESTINATARIO
DADOSMAC DESTINATARIO
MAC TRANSMISSOR
IP TRANSMISSOR
IP DESTINATARIO
DADOSMAC ROTEADOR
MAC TRANSMISSOR
INTRA-REDE
INTER-REDES
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Comunicação Inter-RedesComunicação Inter-Redes
IPA IPD
IPBIPC
A
B
D
B A
C
IPIPAA IP IPDD D C IPIPAA IP IPDD
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Tabela de RoteamentoTabela 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.
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DefiniçõesDefinições
• GATEWAY: Porta do roteador que deverá intermediar a entrega.– 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.
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DefiniçõesDefinições• 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.
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Exemplo de Tabelas de RoteamentoExemplo de Tabelas de Roteamento
roteador 1
roteador 2
INTERNET
REDE 200.134.51.X
REDE 200.17.98.X200.17.98.23
200.134.51.1
200.130.0.1200.130.0.2
200.134.51.24
200.134.51.25
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Exemplo de Tabela de RoteamentoExemplo de Tabela de Roteamento
TABELA DA ESTACAO 200.134.51.24:Rede Gateway Interface200.134.51.0 (255.255.255.0) 200.134.51.24 200.134.51.24 0.0.0.0 (0.0.0.0) 200.134.51.1 200.134.51.24
OBSERVAÇÃO:
Alguns sistemas costumam identificar a interface por um nome lógico, ao invés do IP.
roteador 1
200.134.51.1
200.134.51.24
200.134.51.25
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Sequência de Análise da RotaSequência 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
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Exemplo de Tabela de RoteamentoExemplo de Tabela de RoteamentoTABELA DO ROTEADOR 1:Rede Gateway Interface200.134.51.0 (255.255.255.0) 200.134.51.1 200.134.51.1200.17.98.0 (255.255.255.0) 200.17.98.23 200.17.98.230.0.0.0 (0.0.0.0) 200.130.0.2 200.130.0.1
roteador 1
roteador 2
INTERNET
REDE 200.134.51.X
REDE 200.17.98.X
200.17.98.23
200.130.0.1 200.130.0.2
200.134.51.1
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Exercício 1Exercício 1• Construa a tabela de roteamento do Roteador 1
200.17.98.0200.17.98.23
INTERNET
1
255.255.255.0
200.134.51.0
255.255.255.0
200.17.98.1 200.134.51.1
3INTERNET
2
200.0.0.1 200.0.0.2
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TABELA DE ROTEAMENTOTABELA DE ROTEAMENTO
Rede Destino Mascara Gateway CustoInterface
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Exercício 2: 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.
INTERNET1 2100
computadores100
computadores
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Divisão dos IP’sDivisão dos IP’s
200.0.0.0
200.0.0.255
REDE 1:
ENDEREÇO DE BASE:MÁCARA:
REDE 2:
ENDEREÇO DE BASE:MÁCARA:
255.255.255.0
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TABELA DE ROTEAMENTOTABELA DE ROTEAMENTO
Rede Destino Mascara Gateway CustoInterface
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ANEXOANEXO
1.PROTOCOLO IP2.PROTOCOLO TCP3.PROTOCOLO UDP4.PROTOCOLOS DE APLICAÇÃO
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Datagrama IPDatagrama 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 dodatagrama
Campo de dados do datagrama
Cabeçalho doquadro
Campo de dados do quadro
Camada de rede
Camada de enlacede dados
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Fragmentação de datagramasFragmentação 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 dodatagrama
Campo de dados do datagrama
Cabeçalho dodatagrama
Cabeçalho dodatagrama
Cabeçalho dodatagrama
Dados1
Dados2
Dados3
Fragmento 1 (Deslocamento 0)
Fragmento 2 (Deslocamento 600)
Fragmento 3 (Deslocamento 1200)
0 600 1200 1500 bytes
Dados1 Dados2 Dados3
o cabeçalho dodatagramaoriginal éreproduzido emcada um dossegmentos.
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Formato de um datagramaFormato de um datagrama• O formato de um datagrama é mostrado abaixo:
VERS HLEN Tipo de serviço Comprimento total
Identificação flags Deslocamento do fragemento
Tempo de vida Protocolo Checksum do cabeçalho
Endereço IP de origem
Endereço IP de destino
Opções IP Preenchimento
Dados
Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4
0 4 8 12 16 20 24 28 31
…..
cabeçalho
dados
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Protocolo do nível de transporteProtocolo 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 Física
meio físico de transmissão
Camada de Enlace dedados
representação elétrica ou óptica
representação lógica binária0001101010101010101010001
Dados
Camada de Rede(IP)
Dados
quadros
Camada de Transporte(TCP ou UDP)
Dados
datagrama IP
Camada de AplicaçãoUnidade de dados doprotocolo de transporteT-PDU
cabeçalhode controle
A T-PDU éencapsulada no campode dadosdodatagramaIP.
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Protocolo TCPProtocolo 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.
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Endereçamento por PortasEndereçamento por Portas
128.10.2.3 128.10.2.4 128.10.2.5ESTAÇÃO A ESTAÇÃO B ESTAÇÃO C
O protocolo TCP identifica uma conexãopelo par (IP,porta) de ambas as
extremidades. Dessa forma, uma mes maporta pode ser usada para estabelecersimultaneamente duas conexões sem
nenhuma ambiguidade.
Conexão bid irecional formadapelo par (128.10.2.5,1184) e
(128.10.2.4,53)
AplicaçãoA
AplicaçãoB
AplicaçãoC
Conexão bid irecional formada pelopar (128.10.2.3,1184) e
(128.10.2.4,53)
A aplicação B se comunica como seestivesse utilizando uma ligação ponto aponto dedicada com cada uma das outras
aplicações.
CAMADAIP
CAMADA DEAPLICAÇÃO
CAMADASINFERIO RES
Porta53CAMADA
TDP
Porta25
Porta1069
Porta53
Porta1184
Porta1184
4
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TCP = Protocolo ConfiávelTCP = Protocolo Confiável
Processo Transmissor
KernelKernelREDEREDE
Processo Processo ReceptorReceptor
KernelKernel
Mensagem
NACK
Mensagem
ACK
A mensagem é retransmitida com NACK ou se não houver confirmação
• O protocolo TCP é um protocolo confiável e orientado a conexão.
Um protocolo confiável inclui mensagens para confirmação de recebimento
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Controle de SeqüenciaçãoControle 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
Dados0
0 200 500 800
200 Dados500Dados
bytes
SEGMENTO SEGMENTO SEGMENTO
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Segmento TCPSegmento TCP
HLEN Reservado BITS DE CÓDIGO Janela de Recepção
Checksum Ponteiro de Urgência
Número de Seqüência
Número de Confirmação
Opções
Dados
Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4
0 4 8 12 16 20 24 28 31
…..
Porta de origem Porta de destino
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Protocolo UDPProtocolo UDP• 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.
CAMADA IP
CAMADA DEAPLICAÇÃO
Demultiplexagem
CAMADASINFERIO RES
datagrama com amensagem UDP
encapsulada.
Porta 1 Porta 2 Porta 3
aplicaçãoA
aplicaçãoB
Porta N
...
CAMADA UDP Ademult iplexagemé feita analisandoa porta dedestino, indicadano cabeçalho decontrole dasmensagens quechegam naestação.
As aplicaçõesrecebem asmensagensendereçando asportas da camadaUDP.
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Mensagem UDPMensagem UDP
Porta de Origem
Comprimento da Mensagem checksum
Dados
…..
Porta de Destino0 16 31
• As mensagens UDP são bem mais simples que o TCP pois não oferece a mesma qualidade de serviço.
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Protocolos do nível de aplicação.Protocolos do nível de aplicação.
• Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de comunicação, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para os usuários.
TCP
IP
Enlace de Dados
Física
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace de Dados
Física
Modelo OSI Arquitetura TCP/IP
UDP
FTP SMTPTELNET HTTP
...
SNMP NFS Protocolosde
Aplicação
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Descrição dos Protocolos de AplicaçãoDescrição 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.
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