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2007, Edgard Jamhour IPv6 (Parte 1: Protocolo e Serviços Básicos) Edgard Jamhour

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  • 2007, Edgard Jamhour IPv6 (Parte 1: Protocolo e Servios Bsicos) Edgard Jamhour
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  • 2007, Edgard Jamhour Problemas do IP Verso 4 Em 1998: 29,5 milhes de hosts em 190 pases. IPv4 permite enderear 32 bilhes de hosts. Esgotamento do espao de endereamento pelo uso de classes. CIDR (Classless Inter Domain Routing) reduziram a presso por IPs mas aumentam em demasia as tabelas de roteamento dos backbones na Internet. Endereos IPv4 privados podem ser utilizados apenas por clientes. Novas aplicaes esto aumentando a necessidade de mais endereos IPv4 para servidores.
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  • 2007, Edgard Jamhour Estrutura da Internet INTERNET Coleo de Roteadores - Como as informaes so roteadas na Internet? - Quem configura os roteadores da Internet?
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  • 2007, Edgard Jamhour Estrutura da Internet A internet estruturada na forma de sistemas autnomos: AB C D E FG I J H SISTEMA AUTNOMO 1 SISTEMA AUTNOMO 2 X Y Z SISTEMA AUTNOMO 3
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  • 2007, Edgard Jamhour Sistema Autnomo (Autonomous System - AS) Um AS uma rede que divulga seus endereos para outras redes da Internet. Propriedades do AS Possui os seus prprios IPs. Seus endereos independem do provedor de acesso. Pode conectar-se a vrios provedores simultaneamente. FG I J H Conexo com outro AS Redes pertencentes ao AS
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  • 2007, Edgard Jamhour Exemplo de AS Bloco de Endereos do AS: 200.17.0.0/16 (255.255.0.0) 200.17.0.0 ao 200.17.255.255 FG I J H Conexo com outro AS 200.17.1.0/24 200.17.2.0/24 200.17.3.0/24 G: 200.17.1.1 H: 200.17.2.1 J: 200.17.3.1 AS: 200.17.0.0/16
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  • 2007, Edgard Jamhour Tipos de AS Sistemas autnomos podem ser: Redes Privadas: Transportam apenas o seu prprio trfego. Provedores: Transportam o trfego de outras redes. privado pblico privado pblico
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  • 2007, Edgard Jamhour Quem usa os endereos do Provedor no um AS AB C D E FG I J H SISTEMA AUTNOMO 1 SISTEMA AUTNOMO 2 X Y Z SISTEMA AUTNOMO 3 Gateway Default da Rede Corporativa
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  • 2007, Edgard Jamhour Roteadores na Internet Os roteadores da Internet so de dois tipos: Exterior Gateways Troca informaes com roteadores pertencentes a outros AS. Equipamento muito caro, com alta capacidade de memria. Interior Gateways Troca informaes apenas no interior do seu AS. Roteador comum. FG I J H Gateway Interno Gateway Externo
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  • 2007, Edgard Jamhour Sistema Autnomo As rotas na Internet so atualizadas automaticamente. A estratgia de roteamento no interior do sistema autnomo rede escolhida pelo administrador do sistema. IGP: Internal Gateway Protocol A estratgia de roteamento entre sistemas autnomos definida por um protocolo de roteamente padro: BGP: Border Gateway Protocol
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  • 2007, Edgard Jamhour EGP e IGP AB C D E FG I J H EGP IGP SISTEMA AUTNOMO 1 SISTEMA AUTNOMO 2 IGP Conhece todas as rotas da Internet Conhece apenas as rotas no interior do AS I E 216.1.2.0/24 220.2.1.0/24AS: 220.2.0.0/16 AS: 216.1.2.0/16
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  • 2007, Edgard Jamhour EGP B C D E FG I J SA2SA1 IGP Y X W Z 200.17.0.0/16 200.18.0.0./16 EGP SA3 210.7.0.0/16 ROTAS 200.17.0.0/16 por Z 200.18.0.0/16 por Z ROTAS 210.7.0.0/16 por E 200.17.0.0/16 por E 200.18.0.0/16 por E
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  • 2007, Edgard Jamhour Correo de Rotas Tabelas de roteamento so alteradas nos gateways quando uma mensagem indica que: Uma nova rede foi encontrada. Um caminho melhor para uma rede foi encontrado. Um caminho considerado anteriormente melhor foi degradado.
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  • 2007, Edgard Jamhour BGP: Border Gateway Protocol Funo Troca de informao entre sistemas autnomos Criado em 1989 RFC 1267 Substitudo do EGP Utiliza mensagens de update para informar aos roteadores sobre alteraes nas tabelas de roteamento.
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  • 2007, Edgard Jamhour BGP AB C D E FG H I SISTEMA AUTNOMO 1 SISTEMA AUTNOMO 2 SISTEMA AUTNOMO 3 BGP Speaker SISTEMA AUTNOMO 4 PROPAGAO DAS ALTERAES Mensagem de UPDATE
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  • 2007, Edgard Jamhour IGP: Internal Gateway Protocol IGP: Interior Gateway Protocols RIP e OSPF RIP: Routing Information Protocol Utilizado para redes pequenas e mdias Utiliza nmero de saltos como mtrica Configurao simples, mas limitado. OSPF: Open Shortest Path First Utilizado em redes grandes e muito grandes (mais de 50 redes) Atualiza rotas de maneira mais eficiente que o RIP.
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  • 2007, Edgard Jamhour OSPF OSPF: Open Shortest Path First Protocolo do tipo IGP Especfico para redes IP RIP funciona para outros protocolos, e.g. IPX Ao contrrio do que o nome sugere, o algoritmo trabalha com o melhor caminho ao invs do primeiro.
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  • 2007, Edgard Jamhour Caractersticas do OSPF Leva em conta o campo TOS (Type Of Service) do IP. Permite balanceamento de carga. Permite a diviso da rede em reas. Os roteadores trocam mensagens autenticadas. Flexibilidade na criao de rotas (mascara de subrede varivel).
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  • 2007, Edgard Jamhour Terminologia OSPF R1 R5 R6 R0 N1 Area 0 Area 2 Area 1 R3 BACKBONE OSPF Area 0.0.0.0 R7 R4 Fronteira de AS N2 N1 Fronteira de rea R2
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  • 2007, Edgard Jamhour IPv6 IPv6: Internet Protocolo, verso 6. Tambm denominado IPng (ng: next generation) Caractersticas: 1.Endereamento hierrquico, baseados em prefixos, permite manter as tabelas de roteamento pequenas e roteamento eficiente no backbone. 2.Mecanismos de autoconfigurao de interfaces de rede. 3.Suporte ao encapsulamento de si mesmo e dos outros protocolos.
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  • 2007, Edgard Jamhour Caractersticas do IPv6 4. Classe de servio para distinguir o tipo de dados. 5. Suporte a roteamento multicast aperfeioado. 6. Autenticao e criptografia embutidas. 7. Mtodos de transio para migrar para IPv4. 8. Mtodos de compatibilidade para coexistir e comunicar com IPv4.
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  • 2007, Edgard Jamhour Datagrama IPv6 IPv6 utiliza um formato de datagrama completamente diferente do IPv4. O cabealho do IPv6 composto de duas partes: um cabealho de tamanho fixo zero ou mais cabealhos de extenso Cabealho Base Cabealho Extenso Dados... Cabealho Extenso tamanho fixotamanho fixo ou varivel Cabealho Com todos as funes IPv6 DADOS IPv4
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  • 2007, Edgard Jamhour Cabealho IPv6 A figura abaixo mostra a poro fixa do cabealho IP. O cabealho IPv6 tem menos campos que o IPv4 No total, o IPv6 utiliza um cabealho de 40 bytes. VersionPriority Flow Label Payload lengthNext HeaderHop Limit Source Address (16 bytes) Destination Address (16 bytes) byte 1byte 2byte 3byte 4
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  • 2007, Edgard Jamhour Cabealho IPv6 Version (4 bits) Contm o nmero fixo 6. Ser utilizado pelos roteadores e demais hosts para determinar se eles podem ou no transportar o pacote. IPv4 IPv6 O roteador analisa o campo de verso para determinar como o restante do cabealho deve ser interpretado.
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  • 2007, Edgard Jamhour Cabealho IPv6 Priority (4 bits) Utilizado como descritor de trfego. 0 a 7: trfego assncrono. a aplicao admite reduzir a taxa de comunicao em caso de congestionamento. 8 a 15: trfego em tempo real. a aplicao precisa manter o atraso constante, mesmo que isso implique em perdas de pacotes. Quanto menor a prioridade, mais atraso pode ser tolerado: Exemplo: 1 (News), 4 (FTP), 6 (Telnet), 0 (No Importa)
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  • 2007, Edgard Jamhour Controle de Fluxo Flow Label (24 bits) Permite identificar 16 milhes de conexes entre 2 pares de IP. Permite controlar a banda associada a uma conexo. O tratamento dado a uma conexo dever ser pr-definido em cada roteador que participar da rota do datagrama, previamente a comunicao. IPA IPB FL=1 FL=2 No IPv6 os roteadores podem diferenciar as conexes.
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  • 2007, Edgard Jamhour Cabealho IPv6 Payload Lenght (16 bits) Indica quantos bytes seguem o cabealho fixo de 40 bytes. O valor zero no caso do jumbograma. Next Header (8bits) Se houver cabealhos de extenso, indica o seu tipo. Atualmente so definidos 6 tipos de cabealho de extenso Se no houverem, indica o cabealho de transporte. Hop Limit (8 bits) Equivalente ao Time to Live do IPv4.
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  • 2007, Edgard Jamhour Cabealhos de Extenso 6 tipos de cabealhos de extenso esto definidos atualmente: Hop-by-hop options (0): informaes para analisadas pelos roteadores Routing (43) rota completa ou parcial que a mensagem deve seguir Fragmentation (44) Gerenciamento de fragmentos de datagrama Authentication (51) Verificao da identidade do transmissor Encrypted security payload (50) Informao sobre o contedo criptografado Destination options (60) Analisadas apenas pelos computadores. Sem prximo cabealho (59)
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  • 2007, Edgard Jamhour Comparao com IPv4 Os seguintes campos do IPv4 foram eliminados do cabealho bsico IPv6: Identificao, Flags de Fragmentao e Deslocamento de Fragmento. O TCP tende a eliminar a fragmentao de datagramas. Quando necessrio pode ser definido num cabealho de extenso. O IPv6 especifica uma MTU de 576 bytes ou mais. Checksum de Cabealho Eliminado para reduzir a carga na CPU dos roteadores. Pode ser implementado pelo TCP ou pelo cabealho de autenticao. Tipo de Servio (TOS) Substitudo pelo conceito de fluxo
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  • 2007, Edgard Jamhour Cabealhos de Extenso Os datagramas IPv6 podem ter 0 ou vrios cabealhos de extenso, conforme mostra o exemplo abaixo: cabealho base NEXT = TCP segmento TCP cabealho base NEXT = ROUTE cabealho ROUTE NEXT=TCP segmento TCP cabealho base NEXT = ROUTE cabealho AUTH NEXT=TCP segmento TCP cabealho ROUTE NEXT=AUTH cabealho base NEXT = IPv6 (41) Cabealho IPv6
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  • 2007, Edgard Jamhour Hop-by-hop Header Define opes sobre o datagrama transportado, que todos os roteadores devem analisar (todos os ns IPv6, incluindo o destino). Formato dos cabealhos de extenso: T-L-V (Type Length Value) Tamanho varivel Type (8 bits): XX Y ZZZZZ XX: indica como um n IPv6 que no reconhece a opo deve proceder. Ignorar, Descartar em Silncio, Descartar enviando ICMP Y: se a opo muda ou no ao longo do trajeto. Se muda, no incluir no checksum ZZZZZ: bits que definem a opo E.G. Exemplo de opo: 194 (Jumbograma) Suportar datagramas com mais de 64K
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  • 2007, Edgard Jamhour Exemplo: Jumbograma Next Header 194 Jumbo payload length 1 byte 0 tamanho do datagrama, valor superior a 64k (at 4 Gbytes) indica a opo jumbograma indica o tamanho do cabealho de extenso (menos 8 bytes que so mandatrios) indica o tipo de cabealho de extenso (hop by hop) 4 1 byte Tamanho do campo valor, em bytes.
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  • 2007, Edgard Jamhour Destination Options Header Permite passar informaes que devem ser interpretadas apenas pelo destinatrio. destinado para suportar o desenvolvimento de novos softwares sem causar problemas com os roteadores existentes. Essa opo permitir a criao flexvel de novos protocolos de roteamento (para os roteadores) e novos protocolos entre usurios finais. Next Header opcoes opces 1 byte Length 2 bytes seqncia de opes individuais.
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  • 2007, Edgard Jamhour Routing Header Indica um ou mais roteadores que devem compor o caminho do pacote at o destinatrio. o caminho completo pode ser especificado (strict routing) o caminho parcial pode ser especificado (loose routing) Prximo Cabealho Tipo (0) 1 byte Tamanho do Cabealho Nmero de saltos restantes (mximo de 23) Endereos Restantes Bit map 1 24 endereos 1 byte indica se cada endereo pertence a uma rota strict ou loose.
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  • 2007, Edgard Jamhour Roteamento A B C D E 5-ABCDE-00000 4-ABCDE 3-ABCDE 2-ABCDE 1-ABCDE 0-ABCDE A B C D E 3-ACE-111 2-ACE 1-ACE 0-ACE strict routing loose routing
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  • 2007, Edgard Jamhour Fragmentation Header A fragmentao no IPv6 funciona de maneira similar ao IPv4. Ao contrrio do IPv4, o IPv6 s permite efetuar a fragmentao na origem. Os roteadores no podem fragmentar os pacotes. Se o pacote for muito grande para ser colocado num quadro, ele descartado pelo roteador e uma mensagem ICMP enviada de volta ao cliente. Next Header Fragment Offset 1 byte Reservado res Datagram Identification 13 bits1 bit indica se o ltimo fragmento ou no. MF 1 bit indica a posio do fragmento (mltiplo de 8 bytes).
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  • 2007, Edgard Jamhour Autenticao e Criptografia As opes de segurana do IPv6 so idnticas ao IPsec. Elas so implementadas atravs de dois cabealhos de extenso: AH: Authentication Header ESP: Encryption Security Payload O suporte a esses cabealhos obrigatrio em implementaes IPv6.
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  • 2007, Edgard Jamhour Authentication Header Permite identificar para o receptor de um datagrama quem foi que o enviou. Length: comprimento do cabealho em mltiplos de 32. Security Parameter Index: identificador de 32 bits, com a SA compartilhada pelo transmissor e pelo receptor. Authentication Data: Checksum de 32 bits gerado pelo MD5 (ou outro protocolo) Next Headerreserved 1 byte Lengthreserved Security Parameter Index Authentication Data 1 byte More Data
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  • 2007, Edgard Jamhour Encrypted Security Payload Header A transmisso de dados criptografados pelo IPv6 feita atravs do cabealho Encrypted Security Payload. a chave de criptografia utilizada definida pelo campo Security Parameter Index. o algoritmo de criptografia pode ser qualquer, mas o DES Cipher- Block Chainin o default. Next Headerreserved 1 byte Lengthreserved Security Parameter Index Encrypted Payload (dados criptografados) 1 byte
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  • 2007, Edgard Jamhour Endereos IPv6 Definido pela RFC 2373 IPv6 Addressing Architecture Exemplo de Endereo IPv6: FE80:0000:0000:0000:68DA:8909:3A22:FECA endereo normal FE80:0:0:0:68DA:8909:3A22:FECA simplificao de zeros FE80 ::68DA:8909:3A22:FECA omisso de 0s por :: (apenas um :: por endereo) 47::47:192:4:5 notao decimal pontuada ::192:31:20:46 endereo IPv4 (0:0:0:0:0:0:0:0:192:31:20:46)
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  • 2007, Edgard Jamhour Categorias de Endereo IPv6 Unicast: O destinatrio um nico computador. Anycast: O endereo de destino define um grupo de hosts. O pacote entregue para qualquer um deles (o mais prximo) Multicast: O destinatrio um grupo de computadores, possivelmente em redes fsicas distintas.
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  • 2007, Edgard Jamhour Categorias de Endereo unicast anycast multicast OU
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  • 2007, Edgard Jamhour Reserved Allocation 0::/8 1/256 Prefix (hexa) Fraction of Address Space Unassigned NSAP Allocation 200::/7 1/128 IPX Allocation 400::/7 1/128 Unassigned Aggregatable Global Unicast Addresses 2000::/3 1/8 Unassigned Link Local Unicast Addresses. FE80::/10 1/1024 Site Local Unicast Addresses FEC0::/10 1/1024 Multicast Addresses FF00::/81 1/256 Total Alocado 15% Classes de Endereo IPv6
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  • 2007, Edgard Jamhour Endereos Unicast Especiais Loopback: ::1 No especificado (todos os bits iguais a 0) :: Compatvel com IPv4 (prefixo de 96 bits 0) ::AB:CD equivalente a A.B.C.D (e.g. ::0102:0304) Mapeado (prefixo de 80 bits 0) ::FFFF: Permite que hosts IPv6 falem com servidores IPv4 (eg. ::FFFF:0102:0304) Local ao Enlace: Endereos de rede fsica ou enlace (privado no roteveis) Local ao Site: Endereos de redes privada (privado roteveis)
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  • 2007, Edgard Jamhour Aggregatable Global Unicast Especificado pela RFC 2374 Endereamento com trs nveis hierrquicos Topologia PblicaTopologia Site Interface Site Rede Organizao Individual
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  • 2007, Edgard Jamhour TLA ID NLA IDSLA ID Interface ID 313 2416648 FP 001 RES Aggregatable Global Unicast FP: Format Prefix (AGGR) TLA ID: Top Level Aggregation Identifier NLA ID: Next Level Aggregation Identifier SLA ID: Site Level Aggregation Identifier Interface ID: Link Level Host Identifier AGGR Organizao BACKBONE SITE TLA BACKBONE NLA Organizao SLA
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  • 2007, Edgard Jamhour Arquitetura Internet IPv4 X IPv6 O IPv6 prev 8192 TLA, correspondentes as entradas nas tabelas de roteamento dos roteadores de mais alto nvel. No caso do IPv4, so atualmente mais de 50000 entradas e elas continuam crescendo. Cada TLA pode controlar at 2 24 organizaes (16 milhes de organizaes). Cada organizao pode ter at 2 16 sites (64K sub-redes).
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  • 2007, Edgard Jamhour Backbone IPv6 6bone www.6bone.net Backbone experimental, Organizado pelo IETF. Conta com participantes do mundo todo. TLA: 3FFE::/16
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  • 2007, Edgard Jamhour Endereos de Multicast IPv6 O formato de endereos Multicast IPv6: PF: valor fixo (FF) Flags: 0000 endereo de grupo dinmico 1111 endereo de grupo permanente Escopo: 1: n local, 2: enlace local, 5: site local, 8: organizao 14: global. FlagsID de Grupo 8 44 PF Escopo 112
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  • 2007, Edgard Jamhour Endereos Multicast Especiais RFC 2375 FF01::1: todas as interfaces do n (host) FF02::1: todos os ns do enlace (rede local) FF01::2 todos os roteadores locais ao n FF05::2 todos os roteadores do site FF02::B agentes mveis locais ao enlace FF02::1:2 agentes DHCP do enlace FF05::1:3 servidores DHCP do site FF02::1::FFxx:xxxx endereo de n solicitado (formado com os 24 bits de endereo unicast do host).
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  • 2007, Edgard Jamhour ICMPv6: Substituto do ARP e IGMP O IPv6 no utiliza o protocolo ARP para descobrir endereos MAC. Essa funo executado pelo protocolo ICMPv6: Neighbor Discovery for IPv6 (RFC 2461 ) O ICMPv6 tambm substituiu o protocolo IGMPv4 (controle de grupos multicast) O ICMPv6 est descrito na RFC 1885: Internet Control Message Protocol for IPv6
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  • 2007, Edgard Jamhour Mensagens ICMP Identificadas como Next Header = 58 Tipo: 0 a 127: erro Destino inalcanvel, pacote muito grande, TTL excedido, problema de parmetro 128 a 362: informativas Echo request, Echo response, Consulta de Adeso ao Grupo, Relatrio de Adeso a Grupo, Reduo de Adeso ao Grupo, Solicitao de Roteador, Anncio de Roteador, Solicitao de Vizinho, Mensagem de Redirecionamento, etc. Cdigo Corpo da Mensagem 8816 TipoChecksum
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  • 2007, Edgard Jamhour Resoluo de Endereos Host A IP FE80::0800:5A12:3456 MAC 08005A123456 Host B IP FE80::0800:5A12:3458 MAC 08005A123458 Ethernet Neighbor Solicitation: qual o seu MAC? Neighbor Advertisement: meu MAC 08-00-5A-12-34-58
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  • 2007, Edgard Jamhour Neighbor Solicitation X Neighbor Advertisement Comunicao de A para B A envia uma mensagem de neighbor solicitation IP Destino (endereo de n solicitado: multicast) Comunicao de B para A Responde com um Neighbor Adverstisement IP Destino (endereo de n A) Utiliza flags para indicar se: a resposta veio de um roteador se a mensagem foi uma resposta uma solicitao se a mensagem uma atualizao espontnea de cache
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  • 2007, Edgard Jamhour Router Advertisement Os roteadores enviam periodicamente mensagens ICMP denominadas Router Advertisements Essas mensagens permitem: Anunciar o Prefixo da Rede Hosts podem construir seu endereo IP a partir da mensagem Anunciar o Roteador Default da Rede Hosts criam sua rota default a partir dessa mensagem
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  • 2007, Edgard Jamhour Router Advertisement Mensagem enviada em multicast: FF02:1 (todos os ns do enlace) Informa: TTL de disponibilidade do roteador MAC do roteador Prefixo do enlace MTU do enlace Tempo para guardar endereos MAC em cache Tempo entre retransmisses de Neighbor Solicitation
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  • 2007, Edgard Jamhour Router Solicitation Um host que queira descobrir um roteador acessvel no enlace sem aguardar a prxima mensagem de router advertisement pode enviar uma mensagem de router solicitation. Essa mensagem ICMP (tipo 133) enviada ao endereo de multicast: Todos os roteadores do enlace: FF02::2 O roteador que recebe a mensagem responde com uma mensagem de router advertisement diretamente para o n solicitante.
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  • 2007, Edgard Jamhour Redirecionamento Pelas mensagens de router advertisement um host pode aprender sobre a existncia de mais de um roteador na rede. Nesse caso, quando ele envia a mensagem ele pode escolher o roteador errado (como gateway default). Se o roteador no for o melhor posicionado para fazer a entrega ele envia uma mensagem Redirect (ICMP tipo 137) informando ao host sobre a existncia de uma rota melhor para o destino. Ao receber a mensagem, o host atualiza sua tabela de roteamento. A 12 B Router adverstisement
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  • 2007, Edgard Jamhour Autoconfigurao de IP Atribuio automtica de IP na inicializao de uma interface pode ser feita de duas formas. Stateful: via DHCP Stateless: via ICMPv6 (RFC 1971) Ao ser inicializado, um host: 1. O host cria um endereo de enlace local: FE80::/10 + MAC 2. O host verifica se o endereo j existe (neighbor advertisement). Se j existir, a autoconfigurao falhou.
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  • 2007, Edgard Jamhour Autoconfigurao de IP Uma mensagem de router advertisement pode passar as seguintes instrues para o Host: O n deve solicitar seu endereo via DHCP O n deve obter tambm as demais informaes de configurao de rede via DHCP (dns, gateway default, etc). O n deve autoconfigurar seu endereo utilizando o prefixo recebido e seu endereo MAC. Se no receber router adverstisements, o host envia router solicitations. Se no houver resposta, o host tenta DCHP. Se no houver resposta, o host se comunica apenas no interior do enlace.
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  • 2007, Edgard Jamhour DNS no IPv6 Foram definidas extenses no DNS para suportar IPv6 (RFC 1886). As extenses definem: Um registro AAAA para mapear host IPv6 em nomes de domnio. Um novo domnio para consultas do tipo endereo- domnio (zona reversa registros PTR). Mudana nas consultas existentes para efetuar processamento correto das consultas A e AAAA.