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Administração e Gerenciamento de Redes - SCE 238
1
Redes de Computadores
Encapsulamento - ProtocolosIP - Internet Protocol
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Por que Protocolos ?
• Comunicação básica de hardware: transferência de bits.
• Software de rede– gerencia detalhes de comunicação baixo nível– permite comunicação entre aplicativos
• Protocolo: conjunto de regras (formato de dados e ações)
• Software de protocolo.
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Por que Protocolos em Camadas?
• “Dividir para conquistar”
• Facilitar projeto, implementação e teste de protocolos
• aumenta flexibilidade
• Famílias de protocolos: protocolos projetados e implementados em conjunto cooperativos (e com finalidades específicas)
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O Modelo ISO-OSI
• OSI: Open Systems Intercommunication
• ISO: International Organization for Standardization– Proposto em 1974– Sete camadas– Define as funções de cada camada– Não provê o software nem o hardware– Objetivo de estabelecer um padrão p/
fabricantes
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O modelo de Referência ISO em 7 camadas. Este modelo é uma ferramenta de auxílio no projeto de
protocolos em camadas
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1) Camada Física
• Transmissão de bit por um canal de comum.
• Domínio de Engenheiro elétrico– Voltagem, nro de pinos, tipo de cabo– interfaces elétrica, etc.
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2) Camada Data Link
• “Pega” a seqüência de bits e a transforma em uma linha livre de erros de transmissão par a camada de rede.– Mensagem “quebrada” em frames de dados.– Controle de erros– frame de acknowledgement: biggybacking– Janelas deslizantes: sliding windows
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a) Começo da transmissão; b) após o acknowledgement de 2 pacotes; c) Após aknowledgement de 9 pacotes.
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9a) Fluxo Stop-and-go; b) fluxo com sliding windows
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3) Camada de Rede (Network)
• Como pacotes são roteados da fonte ao destino
• Fragmentação
• Remontagem
• ligação de redes heterogêneas.
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4) Camada de Transporte (Transport)
• Recebe dados da camada de sessão e os divide em unidades menores para a camada de rede.– multiplexação/demultiplexação
• Orientada à conexão (ponto a ponto)
• Controle de Fluxo (congestionamento)
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5) Camada de Sessão (Session)
• Sessão– login em um sistema remoto.– transferência de dados entre computadores
• Gerenciamento de token: evitar ambos os lados conversar simultaneamente
• Sincronização– quando cai a conexão, como retomá-la
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6) Camada de Apresentação(Presentation)
• Sintática e Semântica da informação
• Define padrão para transferência de dados entre máquinas de diferentes fabricantes– ordem de bits.. (big-endian/ little-endian)
• Compressão e criptografia de dados
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7) Camada Aplicativo (Application)
• Software aplicativo que usa serviços de rede– Cliente-Servidor, Banco de Dados, etc.– ftp, telnet, NFS, mail,DNS, etc.
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ISO-OSI TCP/IP
Física
Data Link
Rede
TransporteSessão
Apresentação
Aplicativo AplicativoAusentes
Transporte
Internet
Interface deRede
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As fronteiras do modelo TCP/IP
Aplicativo
Transporte
Internet
Interface deRede
Software fora do SO
Software dentro do SO
Somente IP usado
Endereço Físico Usado
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A camada de Rede - Internet
Roteador
Rede Física
Internet
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O modelo de camadas TCP/IP
Aplicativo
Transporte
IP
Int. de Rede
Aplicativo
Transporte
IP
Int. de Rede
IP
Int. de Rede
Host A Host B
Roteador
Rede Física A Rede Física B
MensagensIdênticas
PacotesIdênticos
DatagramasIdênticos
DatagramasIdênticos
FramesIdêndicos
FramesIdêndicos
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ENDEREÇAMENTO INTERNET
8 16 24 310
0
01
1 1 0
Classe A
Classe B
Classe C
netid
netid
netid
hostid
hostid
hostid
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NOTAÇÃO DECIMAL PONTILHADA
Faixa de Valores Decimais por Classe
Classe Endereço Mais Baixo Endereço Mais Alto
A 0.1.0.0 126.0.0.0
B 128.0.0.0 191.255.0.0
C 192.0.1.0 223.255.255.0
10000000 00001010 00000010 00011110
128.10.2.30
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Espaço de Endereçamento
Nro de redes e hosts por rede em cada uma das três classes primárias de endereços IP
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Exemplo de Endereçamento
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Hosts com múltiplos Endereços
IP: não identifica um computador Identifica uma conexão entre um computador e uma rede
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Endereços Especiais
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ARP: IP Endereço Físico
• Endereços IP: virtuais (software)
• Hardware não consegue localizar host utilizando o endereço IP
• ARP (Address Resolution Protocol)
• Resolução de Endereço: mapear endereço físico para endereço lógico
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Como fazer ?
1) Pesquisa em tabelas.
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Como fazer ?2) Troca de Mensagens.
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Formato da mensagem ARP
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Enviando uma mensagem ARP
Mensagem ARP encapsulada dentro de um frame Ethernet
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IP - Protocolo Internet
• Sem Confiabilidade (Unreliable)
• Sem Conexão (connectionless)
• Maior Esforço (best-effort)
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O que o IP não Gerencia
• Duplicação de Datagramas
• Entrega com atraso e/ou fora de ordem
• Corrupção de dados
• Perda de datagramas
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Objetivos doProtocolo Internet
• Executa a função de roteamento.
• Define a unidade básica de endereçamento de dados (datagrama).
• Define um conjunto de regras para a entrega não-confiável de pacotes.
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Endereço IP e Tabela de Roteamento
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Formato do Datagrama IP
vers hlen service type total lengthidentification fragment offsetflags
time to live protocol header checksumsource ip address
destination ip addressip option padding
data
0 4 8 16 31
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Conteúdo do datagrama 1
• Vers: versão do protocolo IP (=4)
• Hlen: Comprimento do Cabeçalho (em palavras de 32 bits)
• Total Length: tamanho total do datagrama– medido em Octetos – Tam. Max. 216 = 65536 bytes (octetos)
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Conteúdo do datagrama 2
• Tipo do Serviço (Service Type)
Precedência
0 1 2 3 4 5 6 7
D T R S/uso
• Precedência (0-7): importância de cada datagrama
• D: Baixo Delay
• T: Alto throughput
• R: Alta confiabilidade
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Encapsulamento de Datagramas
cabeçalhodatagrama
área de dados dodatagrama
cabeçalhoframe
área de dadosdo frame
Ethernet: 1500 octetosFDDI: 4470 octetos
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Fragmentação de Datagramas1
Host A
Rede 1
MTU = 1500
Host B
Rede 3
MTU = 1500
Rede 2
MTU = 620
Roteador 1 Roteador 2
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Conteúdo do datagrama 2
• Identification– valor único gerado pelo emissor e identifica
cada fragmento do dadagrama
• Fragment Offset– especifica o offset do dado transportado
• Flags (3 bits) [2,1,0]– [0]: bit “não fragmenta” --- 0: SIM; 1: NÃO– 2: bit “mais fragmento”. 0: último; 1: meio !
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Fragmentação de Datagramas3
cabeçalhodatagrama
dado 1600 octetos
dado 2600 octetos
dado 3200
cabeçalhodatagrama
dado 1600 octetos
cabeçalhodatagrama
dado 2600 octetos
cabeçalhodatagrama
d 3200
Fragmento 1 (offset 0)
Fragmento 2 (offset 600)
Fragmento 3 (offset 1200)
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Perda de Fragmentos
• Fragmentos podem se “atrasar”– Guarda os fragmentos em RAM por um período– Vencido o tempo, os fragmentos são
descartados
• Política do “Tudo ou Nada”
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Conteúdo do datagrama 4
• Time to Live (TTL)– quantos segundos um datagrama pode
permanecer em uma internet.
a) “setar” tempo máximo de “vida” na Internet.
b) tempo: ao passar por um roteador, decrementa contador
c) contador=0, roteador descarta datagrama.
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Conteúdo do datagrama 5
• Protocol– Especifica qual o protocolo da camada superior
gerou o dado transportado pelo IP: TCP, UDP
• Header Checksum– garante a integridade do dados do cabeçalho
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Conteúdo do datagrama 6
• Endereços IP Source e Destination– Endereços IP do emissor e receptor,
respectivamente.
• Data: Dados– tamanho depende do que está sendo enviado.
• Padding – garante tamanho do header como múltiplo de
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Conteúdo do datagrama 7
IP OPTION (Opcional)
• Strict Source Route
• Loose Source Route
• Record Route
• Timestamp
0
code length pointerfirst ip address
8 16 24 31
oflow flags28
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IP Option: campo code
Copy
0 1 2 3 4 5 6 7
Option Class Option Number
Copia ou não as opções p/ os fragmentos (0: não copia; 1: copia)
0: controle de Rede e datagrama2: Depuração e medições1,3: reservados para uso futuro
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IP Option:Class e Option No
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Gravar Rota: Record Route
0
code length pointerprimeiro end. IP
8 16 24
segundo end. IP
• lista vazia de IPs• Cada roteador adiciona seu IP à lista• length: compr. total do options (+ 3 octetos): fixo• Offset do próximo slot disponível
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Rota Frouxa: Loose RouteRota Rígida: Strict Route
0
Code(37) length pointerend. IP do primeiro hop
8 16 24
end. IP do segundo hop
• lista contém IPs de roteadores (hops)• Nro não fixo de hops (frouxa) / Nro fixo (rígida)• Testa desempenho de certas rotas
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Opção Timestamp
• lista vazia de IPs• Cada roteador adiciona seu IP e o TimeStamp• TimeStamp: hora e data de manipulação• oflow: nro de roteadores incapazes de fornecer dados• Flags: (0: só timestamp - sem IP; 1: ambos)
0
Code(68) length pointerPrimeiro end. IP
8 16 24 31
oflow flags28
Primeiro Timestamp
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Roteamento
• WANs
• Comutação de Pacotes (Packet Switching)
• Store and Forward
• Next -Hop Forwarding
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Criando uma WAN
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Endereços Físicos em uma WAN
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55
Next-Hop Forwarding (Switch 2)
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56
Abreviando
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57
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58
Rotas Default
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Roteamento Direto
Comunicação de A para B, por exemplo.
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Roteamento Indireto
Comunicação de A para Esempre que os nros das redes origem e destino não coincidem
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Como Fazer
• Route add [ip_destino] [gateway] [metric]
• Adicionando informação de roteamento de A para C, em A.– route add 200.1.3.2 200.1.2.3 1
• Não é necessário.
• Basta configurar C como default gatewaydefault gateway !
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Default Gateway
• Endereço IP da máquina para a qual deve-se enviar todos os pacotes que não são destinados a um nó diretamente conectado a rede.
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Roteamento Estático
• Rota pré-configurada que permanece sempre fixa (até ser manualmente alterada)
• Caso mais corriqueiro
• Automaticamente criada quando a interface é criada.
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Roteamento Dinâmico
• Utiliza protocolos que alteram a tabela
• IGP (Interior Gateway Protocol)
• EGP (Exterior Gateway Protocol)
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Algoritmo de Roteamento
RotearDatagrama(Datagrama, TabelaRoteamento
Extrair endereço Ip destino, D, do dtgr e computar prefixo de rede N;Se N coincide c/ qq endereço diretamente conectado entregue o dtgr p/ D sobre esta rede (resolva o endereço, encapsule dtgr e envie-o no frame)senão Se a tabela contém uma rota (por host) para D envie o dtgr p/ o next hop especificadosenão Se a tabela contém a rota p/ a rede N envie o dtgr p/ o next hop especificadosenão Se a tabela contém uma rota default envie o dtgr p/ o roteador defaultsenão declare um erro de roteamento !