Notas de aula Redes

7/23/2019 Notas de aula Redes

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Redes de Computadores

Prof. Rogrio Santos Souza

UNIESP Unidade Florianpolis

1

Ementa do curso Definies de sistemas de comunicao Tipos de rede Tecnologias de redes Modelo OSI TCP/IP

Acesso a rede Ethernet Redes Sem Fio

Internet: Endereamento IPv4/IPv6 e roteamento Transporte: TCP e UDP Aplicao

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Sistemas de Comunicao

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TX RX

Rudo

Sinal/Informao

Meio

Eltrico;tico;Sonoro;eletromagntico

Fibra tica;Par metlico;Guia de onda;Ar

TrmicoIntermodulaoDiafonia/CrosstalkImpulsivo


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Meio Tipo Sinal

Metlico Par tranadoCoaxialGuia de onda

Eltrico

tico Fibra tica Luz (laser, ou LED)

Ar Ar LuzRF

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Meios de transmisso

Sinal eltrico (par metlico (paralelo,tranado), coaxial)

Sinal tico (ar livre, fibra tica) Sinal eletromagntico (ar livre, guia de

onda)

Sinal eltrico gera um campo magntico

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Sinal eletromagntico Formado pela onda

eletromagntica:

Dois planos: Eltrico e Magntico

Componente bsica: Onda senoidal

Frequncia

Perodo

Amplitude

Fase


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Tipos de Sinal

Sinal analgico Variaes contnuas

Sinal Digital Variao discreta (o ou 1)

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Tipos de Informao

Informao analgica Informao possui variaes

contnuas; Exemplos: voz, temperatura,

som, etc.

Informao Digital Toda informao que pode ser

construda a partir de zeros ouuns;

Exemplos: arquivos contendovoz, informaes detemperatura, msica, etc.

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Sinal vs. Informao Sinal analgico

(contnuo) Modems TV convencional

Sinal digital (discreto) Celular Ethernet TV digital

Informao analgica(contnua) Leitura de um sensor; Estaes de rdio; TV; Telefone;

Informao digital(discreta) Caracteres; Fluxo de dados entre

computadores (bits);

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Recuperao de Sinal Digital

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Converso de sinal analgico-digital

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Sinal digital: onda quadrada

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Sinal digital: onda quadrada

Quanto mais frequncias, mais perfeita a onda13

Banda Passante e largura de banda

Banda passante o conjuntode frequncias que compemo sinal

Largura de banda a faixa defrequncias assumidas porum sinal analgico ou otamanho da banda passante

Exemplo: a largura de banda

de um sinal telefnico paratransmitir a voz de 4kHz Quanto maior a frequncia

fundamental, maior potenciallargura de banda

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Banda Passante vs. Velocidade deTransmisso Para transmitir mais informaes digitais, necessrio

que cada bit seja transmitido em menos tempo, ou seja,a uma frequncia maior

A limitao atual de taxa de dados no est no meio de transmisso, e simna capacidade dos equipamentos de TX/RX

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Mais rpidoMais lento

T = perodo1/T = frequncia


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Teoremas de Nyquist e Shannon Lei de Nyquist diz que a capacidade de

transmisso de um meio depende da largura debanda (W) e da quantidade de nveis usados natransmisso (L)

Porm sabemos que todo meio de transmissorudo. Shanno inseriu essa variante no seu clculo.

Onde S/N a relao (em dB) entre a potncia do Sinal (S) e o rudo(N)

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C = 2 W log2 (1 + S/N) bps

C = 2 W log2L bps

Meios de transmisso - ESCOLHA

Banda passante Potencial para conexo ponto a ponto ou

ponto a multiponto Limitao geogrfica Imunidade ao rudo CUSTO Sem fio e com fio

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Par tranado TX analgica ou digital Ordem de Gigabits/s Menor custo Ligao entre ns simples: baixo custo

Desvantagens: suscetibilidade a rudo elimite de distncia

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Cabo coaxial

Coaxial = eixos comuns Suporta altas frequncias em distncias

considerveis

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Par tranado x Coaxial

A baixas freqncias: iguais Em altas frequncias (100 kHz) : coaxial Fisicamente: par tranado mais leve,

mais barato

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Fibras ticas

ndice de refrao doncleo maior que o dacasca, fazendo com que oraio tico no fuja dedentro do ncleo

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Fibras ticas

Caras Altas velocidades Sensveis LASER ou LED No sofre interferncia eletromagntica Banda infinita

Dica de leitura:http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/fibra-optica/fibra-optica-sintese.php

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Transmisso sem fio

Boa alternativa quando hindisponibilidade de cabos

Segurana?! Infrared e laser: propagao ao ar livre Enlaces de laser, controle remoto, porta

infravermelha de notebooks Desvantagens: necessrio ter visada, alta

influncia de neblina e chuva

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Transmisso sem fio Radiodifuso AM: 530 kHz a 1,71 MHz (566 m a 175

m) FM: 87,5 MHz a 108 MHz (3,5 m a 2,8 m) VHF: 30 MHz a 300 MHz (10 m a 1 m) UHF: 300 MHz a 3 GHz (1 m a 10 cm)

Microondas (300 MHz a 300 GHz)

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Topologia

Ponto-a-ponto

Ponto-a-multiponto

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TX/RX TX/RXMeio MeioAmp/Rep

TX/RX

Meio MeioAmp/Rep

TX/RX TX/RX TX/RX

Topologias

Estrela Anel

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Barramento

Direo da Comunicao Simplex Duplex

Half-Duplex

Full-Duplex

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Converso / transmissoInformao Sinal

Analgica Telefone Analgico

Analgica CODEC Digital

Digital Modem Analgico

Digital Transmissor Digital Digital

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Transmisso

Analgica: desconsidera o contedo dainformao Amplificadores: amplifica o sinal e o rudo =>

distoro

Digital: considera o contedo da

transmisso Repetidores: recuperam a informao e o

gera novamente

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Prejuzos na transmisso Atenuao Rudo:

Trmico

Intermodulao

Diafonia

Rudo impulsivo

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Prejuzos na transmisso

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Abrangncia de redes

LAN: Local Area Network Rede local; Abrange uma sala, um prdo ou um campus

MAN: Metropolitan Area Network Alcance metropolitano; Abrange pontos em um bairro, uma cidade; Interliga LANs

WAN: Wide Area Network Abrange pontos geograficamente distantes; Interliga LANs

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Abrangncia de redes LAN e WAN

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Abrangncia de redes - MAN

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Equipamentos de rede

Hub: concentrador fsico Bridge: interliga 2 equipamentos Switch: concentrador lgico Modem: MOdulador / DEModulador:

converte dados digitais em sinal analgico

para ser transmitido por linhas telefnicas Roteador: interliga redes Firewall: segurana

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Fundamentos e Infraestruturade Redes de Computadores

Parte 2Prof. Rogrio Santos Souza


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Conexo

Servios orientados a conexo: estabelecimento do canal antes da

comunicao

Preserva a ordem das informaes

Sem conexo: cada mensagem trafega porsi s

Muitos fabricantes Torre de Babel

Aumento das aplicaes em rede Fabricantes estabelecem seus padres Interoperabilidade necessria Como fazer?

Padronizao

Modelo OSI/ISO Modelo de Referncia para a

Interconexo de Sistemas Abertos OSI(Open Systems Interconnection) da ISO(International Standards Organization)

Desenvolvido em conjunto com o CCITT(hoje ITU) para a interconexo desistemas, que eram chamados abertosuns aos outros porque todos adotavam

7 Camadas


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Modelo OSI/ISO

Princpios para definio dessas camadas: Criao de uma camada somente quando se

fizer necessrio um diferente nvel deabstrao

Cada camada deve executar uma funo bemdefinida

Camadas do modelo OSI

Aplicao

Apresentao

Sesso

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

Famlia de protocolosArquitetura de redeConceito de camadas criadoanteriormenteInfluncia em outros

padresSucesso: camadas baixasFracasso: camadas altas: altacomplexidade


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Modelo de camadas ISO

Funes de cada camada observandopadres internacionais Limites das camadas visam diminuir

trfego entre elas

Nmero razovel de camadas para evitarrepeties e obter facilidade de controle

Mudanas em uma camada no deveafetar as demais

Camada de Aplicao

Identificar e executar a aplicao Exemplos: HTTP,TFTP, FTP, TELNET, SSH,

SNMP, POP3, SMTP, IMAP, DNS, DHCP,etc., etc., etc.

Camada de Apresentao

Traduz os dados da aplicao para sertransmitido

Codificao Padro de caracteres Exemplos: ASCII Criptografia Compresso de dados


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Camada de sesso

Permite que usurios em mquinasdiferentes estabeleam sesses entre si Controle de dilogo

Quando cada app. deve transmitir ou ouvir

Ponto de sincronizao em caso de perda decomunicao

Abre portas de comunicao

Camada de transporte

camadas de aplicao sub-rede Identifica as aplicaes (portas) Controle de fluxo Ordenao Correo de erros

Unidade: TPDU Classes de servio

Orientada a conexo No orientada a conexo


Estabelecimento da conexo


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Camada de transporte Transmisso orientada a conexo

Camada de transporte Encerramento da conexo


Deteco de erro


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Camada de rede

Responsvel pelo endereamento Converte endereos fsicos (camada 2)

para lgicos (atribuveis) Descoberta do caminho Roteamento Fim a fim Interconexo

Camada de rede

Controle de fluxo Controle de congestionamento Tamanho de mensagens Camada mxima da Sub-rede Unidade: pacote

Camada de enlace Identificao fsica dos hosts Deteco de erros Controle de fluxo Controle de seqncia de quadros Responsvel pela transmisso e recepo

da informao Unidade: quadros Protocolos: PPP, HDLC, Ethernet, Frame

Relay, ATM


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Camada de enlace

Topologias Estrela

Barramento

Ponto a ponto

rvore

Token ring

Controle de acesso Centralizado

Distribudo

Camada fsica Meio fsico Conectorizao Sinal

Tenso Amplitude Potncia tica Rudo

Tempo Direo da transmisso do sinal: simplex, half-

duplex, full duplex Unidade: bit Exemplos: ADSL, ISDN, V.35, G.703

Modelo TCP/IP E Deus disse: Fiat Lux! E fez o modelo TCP/IP Simplificao das camadas


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Modelo TCP/IP

Aplicao

Transporte

Inter-rede(Internet)

Interface de rede

Camada fsica

Semelhante ao OSI Conhecida como Intra-rede Hardware Sinal Modems, RS-232, V.35, USB, Bluetooth,

ADSL

Camada de enlace Semelhante ao OSI Conhecida como Interface de Rede Acesso ao hardware de comunicao Especifica como organizar e transmitir os

dados em frames ou quadros MTU Ethernet, Frame Relay, ATM


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Camada Internet

Endereamento Roteamento IP, ICMP, ARP, IGMP


Semelhante ao OSI Comunicao fim a fim Estabelece portas (numricas) para

identificao das aplicaes Orientado a conexo: TCP Sem conexo: UDP

Camada de Aplicao Interao com o usurio Acesso aos servios HTTP, FTP, TELNET, SMTP, etc.


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TCP/IP vs. OSIAplicao

Apresentao

Sesso

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

Transporte

Inter-rede (Internet)

Aplicao

Interface de rede

Exerccios

Duas diferenas e semelhanas entre osmodelos ISO e TCP/IP

Diferena entre servios com conexo esem conexo. Citar 3 exemplos de cadaum

Redes de Computadores eTelecomunicaes

EthernetProf. Rogrio Santos Souza


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Meio compartilhado de difuso

Tecnologias LAN

Meio compartilhado de difuso Problemas de acesso ao meio: quem pode

falar?

Multiplexao Esttica: TDM (Time Division Multiplexing), FDM

(Frequency Division Multiplexing)

Problema: desperdcio, pois o canal fica alocadoindependentemente se h transmisso

Histrico - Aloha Abramson (1970) no Hava Comunicao via rdio, vrios

computadores Meio compartilhado Tempo contnuo Qualquer um transmite assim que

necessrio Haver colises (perda de dados)


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Histrico - Aloha

Para detectar a coliso, o TX escuta asada do canal Ao detectar coliso, aguarda um tempo

aleatrio para retransmitir

Problemas: baixa efetividade datransmisso

Falta de sincronia na transmisso geramaior quantidade de colises

Vulnerabilidade - Aloha

Vulnervel

Histrico Slotted Aloha Roberts (1972) Mesmo princpio do Aloha, com

sincronismo de tempo (slots) Computador controla os tempos em que

podem ser transmitidos dados no meio Duplica a efetividade do Aloha


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Vulnerabilidade SlottedAloha

Vulnervel


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500 m

185 m

100 m


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10 Gigabit Ethernet

Funciona apenas em Full-Duplex No utiliza o CSMA/CD na camada MAC Fibra tica multimodo e monomodo Ponto-a-Ponto Interligao de Backbone

10-Gigabit Ethernet Full-Duplex No utiliza o CSMA/CD na camada

MAC Fibra tica apenas Ponto-a-Ponto Interligao de backbone

10-Gigabit Ethernet 10Gbase-SR:

Utiliza fibra multimodo com alcance de at300 m

10Gbase-LR e ER: utiliza fiba monomodo com alcance de 10 e

40 km, respectivamente 10Gbase-LX4:

utiliza WDM (Wavelength DivisionMultiplexing): 300 m com fibra multimodo e10 km com monomodo


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Redes Locais Sem FioWLAN (Wireless LocalArea Network)

Tpicos

Definies PadresAccess Point CSMA/CA Topologias Segurana

Evoluo das Redes Locais Aumento de velocidade Variao de servios Necessidade de padronizao Advento de novos dispositivos

Necessidade de mobilidade Segurana


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Tecnologias sem fio

LAN vs. WLAN

Acesso ao meio RTS / CTS Carrier Sense MultipleAccess / Coilision

Avoidance (CSMA/CA) Half Duplex Utiliza RTS (Ready to Send)/ CTS (Clear

to Send)


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CSMA/CA

Origem Destino

RTS

CTS

Data

ACK

Exemplo de ligao

802.11a Utiliza a faixa de frequncia 5,7 Ghz. Menor ndice de interferncias por

microondas, telefones sem fio, etc. Menor alcance Problemas de autorizao de uso da faixa

de 5 GHz Taxas de at 54 Mbps


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802.11b

Faixa de 2,4 GHz Taxas de 1, 2, 5.5 e 11 Mbps; Modulao DSSS Melhor alcance que a 802.11a e menor

ndice de obstruo Muita interferncia de microondas,

telefones sem fio, etc.

802.11g

Faixa de 2,4 GHz Modulao OFDM ou DSSS Taxas de at 54 Mbps com modulao

OFDM e de 1, 2, 5.5 e 11 Mbps para DSSS Proporciona compatibilidade com o

802.11b Access point fora os clientes 802.11g a

esperar mais para trasmitir quandoexistem clientes usando 802.11b

802.11n Permite utilizar mais de um rdio (at 3)

para aumentar a taxa de dados Utiliza tanto 2,5 GHz quanto 5,7 GHz Permite at 300 Mbps Utiliza modulao MIMO (Multiple Input

Multiple Output) Mais de um fluxo de dados


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Comparativo padres802.11a 802.11b 802.11g 802.11n

Faixa 5,7 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz Ambas

Canais At 23 3 3 2 para cadardio

Modulao OFDM DSSS DSSS OFDM OFSM-MIMO

Taxa de dadosmxima

54 Mbps 11 Mbps at 11Mbps

54Mbps

At 300 Mbps

Alcance 35 m 35 m 35 m At 70 m

Data delanamento

1999 1999 2003 2008

Vantagens Poucainterferncia

Baixo custo Baixa obstruo Altas taxas

Desvantagens Custo alto,menor alcancereal

Propenso ainterferncia

Propenso ainterferncia

Alto custodevido necessidade devrios rdios

Problema do n oculto

Canais de transmisso


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Topologias Ad Hoc

Topologias Basics Services Set(BSS)

Topologias Extended Services Set

(ESS)


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Associao cliente Access Point

Beacons - Quadros usados pela rede de WLANpara anunciar sua presena.

Investigaes - Quadros usados por clientesWLAN para localizar suas redes.

Autenticao - Um processo que um artefatodo padro 802.11 original, mas ainda assimexigido pelo padro.

Investigao

Autenticao


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Associao

Segurana em redes sem fio

Segurana em redes sem fio

802.1x


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Segurana em redes sem fio 802.1x e radius

Criptografia WEP (Wired Equivalency Protection )

Chave compartilhada entre cliente e Access point Baseado em desafio

TKIP (Temporal Key Integrity Protocol ) certificado como WPA (AllianceWiFi ProtectedAccess) AES (Corrige problemas da WEP Criptografa payload L2 Verificao de Integridade da Mensagem

AES (Advanced Encryption Standard) Certificado como WPA2 ou 802.11i Mesmas funes do TKIP Funes extras da camada MAC Nmero serial no cabealho Permite funcionamento com Radius

Pilha TCP/IP e a InternetParte I IntroduoProf. Rogrio Santos Souza

Fonte: apresentaes Douglas E. Comer, traduzidas pelo Dr. Klber Vieira Cardoso


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Tpicos

Histria Instituies Documentos e padres

Histria

1961: Kleinrock teoria das filas demonstra eficincia dacomutao por pacotes

1964: Baran comutao de pacotes em redes militares

1967: concepo da ARPAnet pela ARPA (Advanced ResearchProjects Agency)

1969: entra em operao o primeiro n da ARPAnet

1972: demonstrao pblica da ARPAnet (com 15 ns)

1973: Metcalfe prope a Ethernet em sua tese dedoutorado

Histria (cont.) 1974: Cerf e Kahn - arquitetura para a interconexo de

redes

1979: ARPAnet tem 200 ns

Fim dos anos 70: arquiteturas proprietrias: DECnet, SNA

1983: implantao do TCP/IP

1983: definio do DNS para traduo de nome paraendereo IP

1988: controle de congestionamento do TCP

Ao longo da dcada de 80: novas redes nacionais - CSnet,BITnet, NSFnet, Minitel


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Histria (cont.) incio dos anos 90: ARPAnet desativada, Berners-Lee

cria a WWW

1991: NSF (National Science Foundation) removerestries ao uso comercial da NSFnet (e desativadaem 1995)

1994: Mosaic, posteriormente Netscape

fim dos anos 90: comercializao da Web 1996: projeto Internet 2

Final dos anos 90: mais de 50 milhes de hosts e maisde 100 milhes de usurios

Hoje

Os 2 ltimos blocos /8 alocados em31/01/2011

908,5 milhes de hosts (entradas deDNS) em 06/2012

Brasil possui 27 milhes de hosts (4

colocado) em 06/2012

Fonte: http://www.isc.org/solutions/survey

Instituies de pesquisa e

engenharia


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Instituies Registro e autorizao

ICANN

IANA

Internet Corporation

OfAssignerd Namesand Numbers

Internet AssignNetwork Address

Instituies (cont.) ISOC (Internet SOCiety) www.isoc.org

IAB (Internet Architecture Board) www.iab.org

IETF (Internet Engineering Task Force) www.ietf.org

IESG (Internet Engineering Steering Group)

WG (Working Group)

IRTF (Internet Research Task Force) www.irtf.org

IESG (Internet Research Steering Group)

RG (Research Group)

Outros:

ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) www.icann.org IANA (Internet Assigned Numbers Authority) www.iana.org

W3C (World Wide Web Consortium) www.w3c.org

Documentos e padres Informaes so documentadas em uma srie de

relatrios, conhecidos como RFCs (Request ForComments) - www.ietf.org/rfc.html

RFCs incluem: Protocolos da pilha TCP/IP

A Internet

Tecnologias relacionadas

RFCs so editados, mas no h tanto rigor como empublicaes acadmicas A verificao e edio so feitas pelo IESG


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Documentos e padres (cont.)

RFCs contm: Propostas

Levantamentos e medies

Padres

Piadas?! (IP sobre pombo correio:1149, Eletricidade sobre IP: 3251,Humor do pacote no Option no TCP: 5841)

RFCs:

So numerados cronologicamente

Documentos revisados (modificados) ganham novos nmeros

Nmeros que terminam em 99 (resumo) e 00 (situao) soreservados

Documentos e padres (cont.)

Internet Draft

Experimental Proposed standard

Draft standard

Internet standard

Historic

I nf orma ti onal B es t C ur ren t P ract ice

Documentos e padres (cont.) Exemplos de RFCs:

RFC791 Internet Protocol(IP) Substitui RFC760

RFC768 User Datagram Protocol(UDP) RFC793 Transmission Control Protocol (TCP) RFC2821 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Substitui RFC821, o qual substituiu o RFC788

RFC1149 (1990) - Standard for the transmission of IPdatagrams on Avian Carriers

RFC 6921 (2013) - Design Considerations for Faster-Than-Light (FTL) Communication


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Pilha TCP/IP e a InternetParte II A interligao em redesProf. Rogrio Santos Souza

Fonte: notas de aula do Dr. Kleber Vieira Cardoso

Tpicos

Interconexo: aplicao vs. rede Propriedades da interligao em redes Arquitetura da interligao em redes

Rede

Roteador Host (sistema final)

Interconexo: aplicao vs. redeFato: h tecnologias de rede diferentes (e incompatveis) e se

deseja conectividade universal

Abordagem aplicao: software na camada de aplicaoexecuta em cada equipamento e lida com as caractersticas decada rede, ou seja: Aumentar funcionalidade do sistema implica em criar novo

software para cada equipamento

Adicionar novo hardware implica em modificar ou criar novosoftware

Em cada equipamento, cada software (de rede) precisa conhecerdetalhes da tecnologia


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Interconexo: aplicao vs. Rede (cont.)

Abordagem rede: software na camada de rede executa emcada equipamento e lida com as caractersticas de cada rede,ou seja: As atividades de comunicao de dados so separadas das

aplicaes (que oferecem algum servio til)

A separao de funes cria um sistema flexvel, permitindo: Mudanas no hardware sem afetar (diretamente) as aplicaes

Evolues nas aplicaes sem se preocupar (explicitamente) com a infra-estrutura de comunicao

Alteraes na interligao de rede, mantendo hardwares e aplicaesinalteradas

Propriedades da interligao em redes

Aplicaes no precisam conhecer detalhes daarquitetura de interconexo de rede

No h uma topologia a ser seguida

necessrio enviar dados entre redes intermedirias

H um conjunto universal de identificadores que

contempla todos os equipamentos As aplicaes possuem um conjunto de operaes

nico, independente do hardware subjacente

Arquitetura da interligao em redes

Sistema final (host) executa as aplicaesdistribudas

Rede infra-estrutura que conecta os hosts Roteador promove a interligao em redes

Participa em pelo menos duas redes

Passa pacotes de uma rede para outra


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Arquitetura da interligao em redes (cont.)

Roteadores Precisam conhecer a topologia da interligao

em redes

Usam a rede de destino, no o host de destino,para fazer o roteamento de pacotes, logo: Equipamentos mais simples

Quantidade de informao aumenta com o nmero deredes e no hosts

Arquitetura da interligao em redes (cont.)

Para as aplicaes (e usurios), a interligao em redescria uma nica rede virtual entre os hosts

Pilha TCP/IP e a InternetParte III Endereamento IP


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Tpicos

Formato do endereo Classes de endereos Endereos especiais Sub-rede e mscara

VLSM (Variable Length Subnet Mask)

CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

Endereo IP

Funo semelhante ao endereo dehardware, ou seja, identificar uma interface decomunicao

Cada interface de comunicao ligada aInternet (pblica) contm um endereo IP

unicast (de um destino) nico usado pelas aplicaes distribudas um valor binrio de 32 bits (verso 4)

Valores foram agrupados para tornar o roteamentoeficiente

Formato do endereo IP

Endereo dividido em duas partes: Prefixo de rede (network ID) identifica a rede a

qual o host se conecta Um prefixo de rede atende uma rede fsica (proposta

original do endereamento IP)

Sufixo de host (host ID) identifica o host naquelarede

Prefixo de rede Sufixo de host


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Propriedades necessrias do endereamentoIP

Compacto (menor representao possvel)

Universal (endereos suficientes para todos)

Funciona com todos os hardwares de rede Permite tomar decises eficientemente:

Verificar se o destino pode ser alcanado diretamente

Decidir qual roteador usar para entrega indireta

Escolher qual o prximo roteador ao longo do caminhopara o destino

Endereos IP com classe

Esquema original de endereamento IP Explica muitas decises de projeto Novos esquemas mantm compatibilidade

retroativa

Prefixo e Sufixo: qual o tamanho?

Prefixo grande: muitas redes, porm pequenas

Prefixo pequeno: poucas redes, porm grandes

Soluo: acomoda (ou pelo menos tentaacomodar) ambas as possibilidades, criandoclasses de endereos

Prefixo de redeSufixode host

Prefixode rede

Sufixo de host


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Classes de endereos IP

Classe

0.0.0.0 at127.255.255.255

0 Net IDA Host ID

128.0.0.0 at191.255.255.255

Host ID10 Net IDB

192.0.0.0 at223.255.255.255

Host ID110 Net IDC

224.0.0.0 at239.255.255.255

Endereo Multicast1110D

240.0.0.0 at255.255.255.255

Reservado1111E

1.o byte 2.o byte 3.o byte 4.o byte

Classes de endereos IP (cont.)

Uma classe (tamanho de prefixo e sufixo)pode ser encontrada de forma eficiente

Classe A

0

Classe B

1.obit

2.obit

3.obit

4.obit

Classe C Classe D

Classe E

0 0 0

Incio

1 1 1 1

Propriedades importantes

Endereos com classe so auto-identificados, logo: possvel determinar a fronteira entre prefixo e sufixo a

partir apenas do endereo IP, portanto: No necessrio guardar informao adicional sobre o tamanho do

prefixo (e do sufixo)

Beneficia tanto hosts quanto roteadores

Endereo IP identifica uma conexo rede (ou seja,uma interface de comunicao) e no um equipamento Ex.: um roteador participa em pelo menos duas redes, logo

tem pelo menos duas interfaces de comunicao e, portanto,tem pelo menos dois endereos IP


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Notao

Decimal com pontos O endereo descrito byte-a-byte em notao decimal,

separando com pontos: w.x.y.z

Facilita a leitura (e memorizao)

Amplamente adotada na Internet e na literatura

associada

Exemplo:

Notao binria:

10010010 10100100 01000101 00000010

Notao decimal com pontos:

146.164.69.2

Endereos especiais Todos os bits com zero (0.0.0.0): este host nessa rede

Pode aparecer como apenas comoendereo fonte usado no processo de inicializao (boot), antes do equipamento obter seu

endereo Todos os bits com um (255.255.255.255): difuso (broadcast) local Sufixo de host com todos os bits zero (ex.: 100.0.0.0): endereo da rede Sufixo de host com todos os bits um (ex.: 200.0.0.255): endereo

broadcast (difuso) direcionada Endereo 127.0.0.1 significa loopback, ou seja, no enviado pela rede

A rede 127.0.0.0 inteira reservada para loopback

Multicast

IP permite multicast (multi-destinatrio),porm o suporte no est disponvel em todaInternet

Endereos da classe D so reservados paramulticast IP multicast usa hardware multicast quando este

est disponvel

Cada endereo corresponde a um grupo deequipamentos


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Atribuio de endereos

Todos os hosts na mesma rede possuem omesmo prefixo (de rede) nos endereos Prefixos so atribudos por uma entidade central

Ou obtidos de um ISP (Internet Service Provider)

Cada host em uma rede tem um nico sufixo Sufixos so atribudos localmente

Administrador responsvel por garantir aunicidade

Exemplo de algumas redes

1 10M

10K1

1 100

Rede 200.0.0.0

Rede 150.0.0.0

Rede 100.0.0.0

R2 R1

R3150.0.50.0

100.200.0.0

200.0.0.150Sitecom 3 redes declasses diferentes

Restante daInternet

Pausa para a prtica! Endereos:

Classe A Classe B Classe C Classe D

Prtica com nmeros binrios Endereos na mesma rede Range de endereos Lista de exerccios no portal Barddal


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Restries do endereos IP com classe

Apenas trs classes para enquadrar as redes

Classe C muito pequena: apenas 254 hosts Computadores pessoais resultaram em redes com muitos hosts

Classe B permite muitos hosts, mas o nmero de prefixos insuficiente (pouco mais de 16 mil) Classe A tem nmero muito pequeno de prefixos: 126

Problema: Como racionalizar a atribuio de prefixos de rede(sobretudo de classe B) sem abandonar o esquema deendereamento de 32 bits

Endereamento de sub-rede No parte do esquema de

endereamento IP original, mas aindamantm compatibilidade

Permite que um site use um nico prefixo derede para mltiplas redes fsicas

Subdivide o sufixo de host em um par de campos:rede fsica e host O novo esquema tratado apenas por roteadores e

hosts do site Externamente os endereos so tratados pelo esquema

original

Exemplo de sub-rede

As duas redes f sicas compartilham o mesmo prefixo de rede:150.0

Roteador R1 usa o terceiro byte para escolher a rede fsica

Trfego em direoa rede 150.0.0.0

sub-rede 150.0.128.0

sub-rede 150.0.64.0

1 10K

1 10K

Restante daInternet

R1

Sitecom 2 redes fsicas,mas apenas uma rede IP


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Interpretao dos endereos

Endereos com classe tem dois nveis hierrquicos Rede fsica identificada pelo prefixo

Host na rede identificado pelo sufixo

Endereos com sub-rede tem trs nveis hierrquicos Site identificado pelo prefixo de rede

Rede fsica (dentro do site) identificada por parte do sufixo

Host na rede identificado pelo restante do sufixo

Exemplo de interpretao de endereo

Usando um endereo de classe B

Prefixo do host foi dividido para obter 256 sub-redes (8bits) com 256 hosts (8 bits restantes) cada uma De fato, 254 hosts + end. sub-rede + end. difuso

Prefixo de rede Sufixo de host

Prefixo de rede Sufixode hostSub-rede

Parte Internet Parte local

Tamanho da sub-rede

Depende da topologia do site e do nmerode hosts em cada rede fsica

Pode ser qualquer sub-diviso de uma redeclasse A, B ou C, desde que seja uma potnciade dois

O tamanho estabelecido por uma mscarade sub-rede


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Mscara de sub-rede

A cada rede fsica associado uma mscara de endereo de32 bits, tambm chamada mscara de sub-rede

Os bits 1 na mscara cobrem todo o prefixo de redemais zero ou mais bits do sufixo de host

Para identificar o prefixo de rede e a sub-rede feito um Elgico (bit-a-bit) entre o endereo IP fornecido e a mscara desub-rede

Dois tipos de mscara: Mscara de sub-rede de tamanho fixo

Mscara de sub-rede de tamanho varivel (Variable Length SubnetMaskVLSM)

Mscara de sub-rede de tamanho fixo exemplo

4 sub-redes de uma classe B (ex.: 150.0.0.0) atendem adequadamente,sendo todas as sub-redes do mesmo tamanho


Restante daInternet


1 10K

1 10K

1 10K

1 10K

R1R2

R3

Mscara de sub-rede de tamanho fixo exemplo (cont.)

Rede 150.0.0.0 = 10010110 00000000 00000000 00000000

4 sub-redes => 2 bits para a mscara

Mscara = 11111111 11111111 11000000 00000000

ou 255.255.192.0 (notao decimal com pontos)1.a sub-rede = 10010110 00000000 00000000 00000000 ou 150.0.0.0

2.a sub-rede = 10010110 00000000 01000000 00000000 ou 150.0.64.0

3.a sub-rede = 10010110 00000000 10000000 00000000 ou 150.0.128.0

4.a sub-rede = 10010110 00000000 11000000 00000000 ou 150.0.192.0


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Mscara de sub-rede de tamanho fixo exemplo (cont.)

Novos endereos de (sub)rede e difuso:1.a sub-rede = 10010110 00000000 00000000 00000000 ou 150.0.0.0

end. de difuso = 10010110 00000000 00111111 11111111 ou 150.0.63.255

2.a sub-rede = 10010110 00000000 01000000 00000000 ou 150.0.64.0

end. de difuso = 10010110 00000000 01111111 11111111 ou 150.0.127.255

3.a sub-rede = 10010110 00000000 10000000 00000000 ou 150.0.128.0

end. de difuso = 10010110 00000000 10111111 11111111 ou 150.0.191.255

4.a sub-rede = 10010110 00000000 11000000 00000000 ou 150.0.192.0

end. de difuso = 10010110 00000000 11111111 11111111 ou 150.0.255.255

Mscara de sub-rede de tamanho fixo exemplo

Resultado da distribuiode endereos IP da rede 150.0.0.0 usando 4sub-redes de mesmo tamanho


Restante daInternet


1 10K

1 10K

1 10K

1 10K

sub-rede 150.0.192.0/255.255.192.0

sub-rede 150.0.64.0/255.255.192.0sub-rede 150.0.128.0/255.255.192.0

sub-rede 150.0.0.0/255.255.192.0

R1R2

R3

Mscara de sub-rede de tamanho fixo

Site usa a mesma mscara em todas as redes fsicas

Vantagens:

Uniformidade

Facilidade de projeto, manuteno e depurao Desvantagens:

Nmero fixo de redes para todo o site

Nmero fixo de hosts por rede


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Mscara de sub-rede de tamanho varivel(VLSM) exemplo

4 sub-redes de uma classe B (ex.: 150.0.0.0) atendem adequadamente,no entanto, cada sub-rede possui um tamanho diferente

Trfego em direo a rede 150.0.0.0

Restante daInternet


1 10K

1 20K

1 5K

1 5K

R1R2

R3

Mscara de sub-rede de tamanho varivel(VLSM) exemplo (cont.)

Rede 150.0.0.0 = 10010110 00000000 00000000 00000000

4 redes fsicas, sendo que a maior necessita de dos endereosIP => 1 bit (resta dos endereos)

A segunda maior rede fsica necessita de dos endereos => 2bits (resta dos endereos)

As duas redes fsicas menores so atendidas com 1/8 dos

endereos (cada uma) => 3 bits

Ou seja, as respectivas mscaras atendem:

Mscara = 11111111 11111111 10000000 0000000 (255.255.128.0)

Mscara = 11111111 11111111 11000000 0000000 (255.255.192.0)

Mscara = 11111111 11111111 11100000 0000000 (255.255.224.0)

Mscara de sub-rede de tamanho varivel(VLSM) exemplo

Resultado da distribuiode endereos IP da rede 150.0.0.0 usando 4sub-redes de tamanhos diferentes


Restante daInternet


1 10K

1 20K

1 5K

1 5K

sub-rede 150.0.224.0/255.255.224.0

sub-rede 150.0.0.0/255.255.128.0

sub-rede 150.0.192.0/255.255.224.0

sub-rede 150.0.128.0/255.255.192.0

R1R2

R3


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Mscara de sub-rede de tamanho varivel(VLSM Variable Length Subnet Mask)

Administrador pode escolher tamanhos diferentes paracada rede fsica

Mscara associada com base na rede fsica, ou seja, cadarede pode ter a sua mscara

Vantagens: Flexibilidade para misturar redes fsicas de diferentes tamanhos

Uso mais racional do espao de endereamento

Desvantagens: Maior complexidade para atribuire administrarendereos

Potenciais ambigidades e inconsistncias no endereamento

Mscara de sub-rede de tamanho varivel(VLSM) exemplo de inconsistncia

Mesma configurao anterior, porm usando uma distribuiodiferente que leva a uma sub-rede que no endereada conforme oesperado


Restante daInternet


1 10K

1 20K

1 5K

1 5K

R1R2

R3

Mscara de sub-rede de tamanho varivel (VLSM) exemplo de inconsistncia (cont.)

Rede 150.0.0.0 = 10010110 00000000 00000000 00000000

4 redes fsicas, sendo que a primeira (de cima para baixona figura anterior) necessita de dos endereos IP => 2bits (resta dos endereos)

A segunda (e maior) rede fsica necessita de dosendereos => 1 bit (resta dos endereos)

As duas redes fsicas menores so atendidas com 1/8 dosendereos (cada uma) => 3 bits

Ou seja, as respectivas mscaras atendem:

Mscara = 11111111 11111111 11000000 0000000 (255.255.192.0)

Mscara = 11111111 11111111 10000000 0000000 (255.255.128.0)

Mscara = 11111111 11111111 11100000 0000000 (255.255.224.0)


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O resultado semelhante ao obtido anteriormente, porm h umainconsistncia


Restante daInternet


1 10K

1 20K

1 5K

1 5K

sub-rede 150.0.224.0/255.255.224.0

sub-rede 150.0.64.0/255.255.128.0

sub-rede 150.0.192.0/255.255.224.0

sub-rede 150.0.0.0/255.255.192.0

R1R2

R3


Supondo que a d istribuio fosse vlida, as tabelas de roteamentodentro do site conteriam as seguintes entradas:

150.0.0.0/255.255.192.0

150.0.64.0/255.255.128.0

150.0.192.0/255.255.224.0

150.0.224.0/255.255.224.0

Se um pacote endereado ao IP 150.0.128.1 aparecesse, em qual

entrada da tabela se enquadraria?Pela distribuio seria na 2.a entrada (150.0.64.0/255.255.128.0),mas veja o resultado do E bit-a-bit entre o endereo e a mscara:

150.0.128.1 = 10010110 00000000 10000000 00000001 (E)

255.255.128.0 = 11111111 11111111 10000000 00000000

10010110 00000000 10000000 00000000 = 150.0.128.0 (???)

Roteamento com VLSM Cada entrada na tabela de roteamento tem uma

mscara associada Uma mscara com todos os bits 1 usada para uma rota

especfica para um host

Uma mscara de rede (A, B ou C) usada para rota especficade rede

Uma mscara de sub-rede usada para rota especfica de sub-rede

Uma mscara com todos os bits 0 usada para especificar arota padro

As rotas so ordenadas por ordem decrescente de bits1 nas mscaras


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Classless Inter-Domain Routing(CIDR)

Problemas: Crescimento exponencial da Internet O uso de sub-redes no suficiente Endereos IP limitados (sobretudo classe B)

Previso feita em 1993: Endereos IP (verso 4) esgotados em poucos

anos

Devido a vrias medidas at hoje endereosno se esgotaram Algumas previses indicam 2012 a 2020

Motivao para CIDR: classe C

Quando CIDR foi proposto: Pouco mais de 17 mil prefixos de classe B livres Mais de 2 milhes de prefixos de classe C sem uso Classe C muito pequena para um grande nmero de

redes

Com CIDR tornou-se possvel, porexemplo: Agrupar 256 prefixos de classe C em um nico prefixo

equivalente a uma classe B Dividir uma classe B em prefixos menores, desde que

potncias de 2

Notao CIDR

Endereos so escritos no formato: nmero/M Nmero: prefixo de rede

M: quantidade de bits 1 na mscara, ou seja, seu tamanho

Exemplo:

214.5.48.0/20 Prefixo ocupa 20 bits

Sufixoocupa 12 bits

Essa faixa equivale a 16 prefixos de classe C ou 1/16 de classeB


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Exemplo em detalhe

214.5.48.0 = 11010110 00000101 00110000 00000000

20 bits = 11111111 11111111 11110000 00000000

prefixo da rede= 11010110 00000101 00110000 00000000

ou 214.5.48.0

end. de difuso = 11010110 00000101 00111111 11111111

ou 214.5.63.255

equivalente, por exemplo, s seguintes redes classe C agrupadas:214.5.48.0 214.5.52.0 214.5.56.0 214.5.60.0

214.5.49.0 214.5.53.0 214.5.57.0 214.5.61.0

214.5.50.0 214.5.54.0 214.5.58.0 214.5.62.0

214.5.51.0 214.5.55.0 214.5.59.0 214.5.63.0

Proliferao de rotas

Se o roteamento usasse o esquema originalde classes, os endereos CIDR implicariamem muitas rotas Por exemplo, um site com uma faixa equivalente a

16 redes classe C (como a anterior) precisaria de

16 entradas em uma tabela de rotas CIDR propem o conceito de super-rede

Uma faixa de endereos pode ser sub-dividida (sub-rede) e um conjunto de faixas pode ser agrupado(super-rede)

Agregao de rotas

Muda o roteamento, assim como foimudado o endereamento

Cada rota tem uma mscara associada Sempre que informaes de roteamento

so trocadas, o par (endereo,mscara) enviado

Tambm conhecida como bloco CIDR


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Roteamento com CIDR

Cada entrada na tabela tem uma mscaraassociada

Busca organizada do mais especfico parao menos especfico (ou seja, entrada commaior mscara testada antes) Conhecida como consulta (ou busca) do prefixo

mais longo

Enfim, semelhante a VLSM, porm no estrestrito a um site

Usando CIDR - exemplo 1

O site pode ser atendido (como exemplo) pela seguinte rede200.150.64.0/18, evitando:

o desperdcio de uma rede classe B

a manipulao de 64 entradas de redes classe C apenas para o site

Restante daInternet

1 4K

1 8K

1 2K

1 2K

R1R2

R3

Usando CIDR - exemplo 1 (cont.)

Uso da rede 200.150.64.0/18, com VLSM para atender as redes fsicas dediferentes tamanhos e CIDR para descrever (sub)redes (e portanto, rotas)sem classe

Trfego em direo a rede 200.150.64.0/18

Restante daInternet

1 4K

1 8K

1 2K

1 2K

sub-rede 200.150.120.0/21

sub-rede 200.150.64.0/19

sub-rede 200.150.112.0/21

sub-rede 200.150.96.0/20

R1R2

R3


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Usando CIDR - exemplo 2

Alguns ISPs tem clientes com demanda por pequeno nmero de endereosIP, a qual pode ser atendida por uma frao de classe C. Por exemplo, arede 200.100.50.128/26, atende o site acima

1 12

281

1 13

R2 R1

R3

Restante daInternet

Usando CIDR - exemplo 2 (cont.)

Uso da rede 200.100.50.128/26, com VLSM para atender as redes fsicasde diferentes tamanhos e CIDR para economizar endereos

1 12

281

1

R2 R1

R3

Restante daInternet

Trfego em direo a rede 200.150.50.128/26

13

sub-rede 200.150.50.160/28

sub-rede 200.150.50.128/27

sub-rede 200.150.50.176.0/28

Resumo CIDR

Atende temporariamente, espera-se que ata verso 6 do IP se estabelecer Foi previsto para ter sucesso durante alguns

anos, mas superou muito as expectativas

Mantm compatibilidade retroativa comendereos com classe Basicamente, estende o conceito de mscara de

sub-rede de tamanho varivel (VLSM) para oprefixo


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Mais endereos especiais

Endereos IP privados Alguns blocos CIDR reservados para uso dentro de um site

No devem aparecer na Internet pblica Podem se repetir em diferentes sites

So tambm chamadosno roteveis, pois alguns roteadores (naInternet) os descartam

So eles:

Prefixo Incio Fim

10/8 10.0.0.0 10.255.255.255

172.16/12 172.16.0.0 172.31.255.255

192.168/16 192.168.0.0 192.168.255.255

169.254/16 169.254.0.0 169.254.255.255

PilhaTCP/IP e a InternetMapeamento de endereos IP em endereos fsicos (ARP)

Exemplo genrico Computadores A e B na mesma rede (fsica) Aplicao em A gera um pacote para

aplicao em B Software do protocolo em A deve usar o

endereo de hardware de B ao envi-lo umpacote, logo: Software do protocolo precisa de um mecanismo

que mapeie um endereo IP para endereo dehardware equivalente

Tambm conhecido como problema de resoluode endereo


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Associao dinmica

Necessria quando endereo de hardware maior que o endereo IP (ex.: Ethernet)

Permite ao equipamento A encontrar oendereo de hardware do equipamento BA sabe endereo IP de BA sabe que B est na mesma rede fsica

Soluo: difunde (broadcast) a consulta eobtm a respostaAssociao dinmica usada ao longo de apenas

uma rede fsica por vez

Address Resolution Protocol (ARP)

Padro para resoluo dinmica deendereos na Internet

Exige suporte a difuso (broadcast) emhardware

Projetado para redes locaisARP usado para mapear endereos dentro de

uma nica rede fsica, no entre mltiplas redes

Funcionamento do ARP

A X B Y

A difunde uma requisio (consulta) em busca de B

A X B Y

B, e somente B, responde requisio


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Funcionamento ARP (cont.)

Equipamento A difunde uma requisio com oendereo IP de B

Todos equipamentos na rede fsica recebem a difuso

Apenas o equipamento B responde com seu endereofsico

Equipamento A adiciona endereo fsico de B suatabela (ARP)

Equipamento A entrega diretamente o pacote para B

Reteno de associaes

Por questes de desempenho o ARPprecisa evitar o envio de uma requisiopara cada pacote a ser enviado

Soluo:

Manter uma tabela de associaes O endereo resolvido uma vez e usado vrias

Encapsulamento ARP

A mensagem ARP transportada dentro daparte reservada ao pacote de rede em umquadro, ou seja, sua rea de dados


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Pilha TCP/IP e a InternetInicializao e auto-configurao (RARP, BOOTP e DHCP)

Atribuio de endereo IP

Esttica Endereo IP armazenado em algum dispositivo

de armazenamento persistente (ex.: disco) Em geral, exigido para alguns equipamentos

(ex.: servidores, roteadores)

Dinmica Endereo IP obtido de um servidor til para equipamentos simples (ex.: estaes

sem disco) ou o que permanecem ligadosintermitentemente

Reverse Address Resolution Protocol (RARP)

Protocolo antigo Exceto em uns poucos casos especiais, RARP foi

amplamente substitudo pelo DHCP

Projeto para atender computadores semdisco

Adaptado do protocolo ARP Difunde (broadcast) requisio para servidor

Espera por resposta


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BOOTstrap Protocol (BOOTP)

Uma alternativa ao RARP Fornece mais que apenas um endereo IP

Obtm parmetros de configurao de umservidor

Usa UDP

Uso da pilha antes da inicializao

BOOTP usado para obter parmetros deconfigurao do IP, porm

BOOTP usa IP e UDP para obter osparmetros Pilha precisa ser inicializada antes de ser inicializada?

De fato, BOOTP executa como uma aplicaoe precisa apenas de algumas facilidades bsicasfornecidas por endereos especiais

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Pode atribuir endereos de trs formas: Manual (semelhante ao BOOTP)

Automtica (endereo atribudo pelo servidor e o equipamentoretm o mesmo endereo)

Dinmica (endereo atribudo pelo servidor e o equipamento podeobter endereos diferentes em requisies posteriores)

Administrador pode escolher o tipo atribuio para cadaendereo

Alm do endereo IP permite que um host obtenha todos osparmetros necessrios para se comunicar sem intervenomanual DHCP oferece auto-configurao


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Atribuio dinmica de endereos

Cliente recebe um arrendamento de endereo

Servidor especifica o tempo de arrendamento

No fim do arrendamento, cliente deve renov-lo ou parar de usar o endereo

Aes so controladas por uma mquina deestados finitos Basicamente, um cliente DHCP difunde (broadcast)

uma mensagem para todos os servidores em umarede local, coleta as ofertas, seleciona uma enegocia com o servidor

Pilha TCP/IP e a InternetEntrega de pacotes sem conexo (IP)

IP Internet Protocol

Principal protocolo da pilha TCP/IP Principais objetivos

Esconder a heterogeneidade da rede subjacente

Fornecer a iluso de uma nica grande rede


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Caractersticas do IP

IP oferece o melhor esforo (best-effort) Faz o possvel para entregar

No garante a entrega

Na Internet, roteadores podem ficar sobrecarregados oumudar rotas, o que significa que: Pacotes podem ser perdidos

Pacotes podem ser duplicados

Pacotes podem chegar fora de ordem ou serem embaralhados

Com essas caractersticas, o IP consegue operar sobre a mais

ampla variedade de redes fsicas

Caractersticas do IP

Fornece um servio de entrega de pacotessem conexo

Define trs itens importantes: Esquema de endereamento

Formato do pacote Encaminhamento do pacote

Pacote IP

Semelhante ao quadro da camada de enlace Tambm conhecido como datagrama IP Layout:

Cabealho contm (entre outros): Endereo IP de origem

Endereo IP de destino

Tipo do pacote (ou contedo da rea de dados)

Cabealho rea de dados


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Encapsulamento do pacote IP Pacote encapsulado dentro de um quadro de enlace Hardware de rede trata o pacote como dados Um campo do cabealho do quadro deve identificar os

dados como um pacote IP Exemplo: Ethernet descreve o IP pelo valor 0x0800

Cabealhodo quadro

rea de dados do quadro

rea de dados do IPCabealho IP

Formato do cabealho IP

Campos do cabealho IP

VERSION (4 bits)Decimal Palavra -chave Verso

0 Reservado1-3 No atribudo4 IP Internet Protocol(RFC791)5 ST ST Datagram Mode (RFC1190)6 IPv6 Internet Protocol version6 (RFC1752)7 TP/IX TP/IX: The Next Internet (RFC1475)8 PIP The P Internet Protocol(RFC1621)9 TUBA TUBA (RFC1347)

10-14 No atribudo15 Reservado

*** De acordocom:http://www.iana.org/assignments/version-numbers(ltima atualizao 2 julho de 2004)


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Campos do cabealho IP (cont.)

HLEN (4 bits) indica o comprimento do cabealho em palavrasde 32 bits (DWORD ou 4 bytes). O valor tpico 5 (ausncia deopes) e o mximo 15 (cabealho fica limitado em 60 bytes,sendo 40 bytes para opes)

TYPE OF SERVICE -TOS (8 bits) informa ao roteador como odatagrama deve(ria) ser tratado e identifica algumas funes deQoS como prioridade, atraso, vazo e confiabilidade Bits 0 a 2: Precedence

Bit 3 (D): 0 = Normal Delay, 1 = Low Delay

Bit 4 (T): 0 = Normal Throughput,1 = High Throughput

Bit 5 (R): 0 = Normal Reliability, 1 = High Reliability

Bits 6 e 7: Reservados


TOTAL LENGTH (16 bits) fornece o comprimento do pacoteIP, medido em bytes, incluindo o cabealho

IDENTIFICATION (16 bits) identifica o pacote IP entre osoutros transmitidos pelo equipamento. Identifica tambm todosos fragmentos de um pacote original

FLAGS (3 bits)

Bit 0 (R ou Reserved) reservado Bit 1 (DF ou Do not Fragment) determina se o pacote pode ser

fragmentado (=0), ou no (=1)

Bit 2 (MF ou More Fragments) indica se o fragmento o ltimo (=0) deum pacote ou se existem mais (=1)

Campos do cabealho IP (cont.) FRAGMENT OFFSET (13 bits) informa o posicionamento do

fragmento em relao aos demais fragmentos. Indica a distnciados dados, desde o incio, no pacote original, em unidades de 8bytes

TIME TO LIVE ou TTL (8 bits) indica o tempo de vida do pacote narede. Atualmente, significa o nmero saltos (hops ou roteadores)que o pacote pode realizar antes de ser descartado

PROTOCOL (8 bits) identifica o protocolo que est ocupando a reade dados. Exemplos: ICMP=1, TCP=6, UDP=17


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HEADER CHECKSUM (16 bits) assegura a integridade docabealho IP (apenas). gerado na origem e conferido a cadaroteador. Aps decrementar o valor do TTL o roteador gera umnovo valor e reenvia o pacote

SOURCE ADDRESS (32 bits) endereo IP do equipamento deorigem do pacote IP

DESTINATION ADDRESS (32 bits) endereo IP doequipamento de destino (final) do pacote IP

OPTIONS (varivel de 0 a 320 bits) se existir contminformaes adicionais relacionadas a roteamento, rotas, horrioou segurana

Pilha TCP/IP e a InternetMensagens de controle e erro (ICMP)

Tpicos

Erros em redes de pacotes ICMP (Internet Control Message Protocol)

Caractersticas

Encapsulao

Formato da mensagem

Tipos de mensagens Exemplos


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Erros em redes de pacotes

Algumas causas: Desconexo temporria ou permanente Falhas de hardware Sobrecarga do roteador Laos (loops) no roteamento

Necessidade de mecanismos para detectarerros Tambm so necessrios mecanismos para corrigir,

mas no so tratados aqui

ICMP (Internet Control MessageProtocol) parte da camada de rede da pi lha TCP/IP

Usado inicialmente por roteadores para reportar origem problemas de entrega ou roteamento

Tambm usado para transmitir informaes decontrole, e no apenas relatos de erros

Usa o IP para transportar as mensagens

Mensagens que transportam relatos de erro no geramnovas mensagens desse tipo

Fornece a comunicao entre o software IP em umequipamento (host ou roteador) e o software IP em outroequipamento (host ou roteador)

Relato de erro vs. Correo de erro

ICMP no Fornece interao entre o equipamento que

envia a mensagem e a origem. H apenas umrelato do erro

Mantm informao de estado (cada pacote manipulado independentemente)

Principal conseqncia Ao receber a mensagem de erro, a origem pode

apenas informar uma aplicao ou tomar algumaoutra ao para corrigir o problema


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Encapsulao ICMP

ICMP transportado dentro de um pacote

IP Toda a mensagem ICMP tratada como

dados pelo IP Mensagem ICMP possui seu prprio cabealho

e rea de dados Em caso de mensagem erro, a rea de dados

transporta um fragmento do pacote que causou oerro

Tipos mensagens ICMPCampo TYPE Mensagem ICMP

0 Echo Reply3 Destination Unreachable4 Source Quench5 Redirect (change a route)8 Echo Request9 Router Advertisement10 Router Solicitation11 Time Exceeded for a Datagram

12 Parameter Problem on a Datagram13 Timestamp Request14 Timestamp Reply15 Information Request (obsoleto)16 I nform at ion Rep ly (obsol eto )17 Address Mask Request18 Address Mask Reply

Detalhe sobre ICMP Ao reportar erro, a mensagem ICMP inclui o pacote que

causou o problema Eficiente (dado o erro e o pacote devolvido, a origem deve ser

capaz de determinar como corrigir o erro)

Elimina a necessidade de construir mensagens detalhadas

Problema: pacote que causou o problema pode ser muitogrande

Soluo: enviar apenas o cabealho IP mais 64 bits da reade dados do IP, sendo suficiente na maioria dos casos Exemplo: 64 bits da rea de dados do IP suficiente para informar as

portas de or igem e destino dos protocolos UDP e TCP e, portanto, aaplicao que causou o problema


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Aplicaes com ICMP

PING - envia um pacote, geralmente, de 32 bytes para odestino e aguarda resposta enviado com um alto TTL (Time to Live)

TRACEROUTE Visualiza todos os saltos at o destino.Envia uma sequncia de PINGs com TTL iniciando em 1 eincrementando at receber a resposta do destino

Traceroute

Pilha TCP/IP e a InternetInterconexo de redes privadas (NAT,VPN)


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Definies

Uma inter-rede (internet) privada para umgrupo se seus recursos (sobretudo, roteadorese enlaces) e trfego no acessvel a outrosgrupos Implementao tpica envolve enlaces prprios (ou

arrendados) para interligar os roteadores tambm conhecida como Intranet, embora esse

termo tambm seja usado para redes menores

A Internet global pblica porque seusrecursos so compartilhados entre todos

Arquitetura hbrida

Parte do trfego est restrito infra-estrutura privada

Parte do trfego flui atravs da Internetglobal

Redes privada e pblica

Inter-rede privada cara Internet pblica barata Objetivo: combinar a segurana de uma

rede privada com o baixo custo da Internetglobal Pergunta: como uma organizao que usa a

Internet global para conectar seus sites mantmseus dados privados?

Resposta: Virtual Pr ivate Network (VPN)


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Virtual Private Network (VPN)

Conecta todos os sites (de uma organizao)atravs da Internet global

Protege os dados enquanto eles passam de umsite para outro, usando Criptografia

Encapsulamento IP-em-IP

Exemplos de VPN

VPN com endereos IP privados

Endereos privados na Internetpblica Problema: vrios equipamentos com

endereos IP privados, porm o site temapenas um (ou poucos) endereos IP pblicos(ex.: pequeno ISP)

Duas abordagens: Gateway de aplicao (em geral, um para cada

servio) Exemplo: proxy web

Network Address Translation (NAT)


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Network Address Translation (NAT)

Economia de endereos IP pblicos Soluo no nvel IP Transparente para ambas extremidades Implementao

Geralmente em software

Normalmente instalado em um roteador

Hardware especializado usado para obter maiorvelocidade

Operao

Substitui o endereo IP de origem nopacote que sai (do site)

Substitui o endereo IP de destino nopacote que entra (no site)

Tambm manipula protocolos de camadassuperiores, por exemplo Transporte: pseudo cabealho para TCP e UDP

Aplicao: conexo de dados do FTP

Tabela de traduo

Cada entrada na tabela especfica uma extremidadelocal (privada) e outra global

Modelo tpico Cada entrada criada dinamicamente por um pacote ao sair

do site

Cada entrada serve para fazer o mapeamento reverso deendereo para pacotes entrando no site

Variante mais comum de NAT usa portas de protocolo (detransporte) na composio do ndice da tabela NAPT (Network Address Port Translation)


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Tabela de traduo exemplo

IP privado Porta IP pblico Porta Porta NAT Protocolo

10.0.0.10 1030 200.0.50.25 80 1501 TCP

10.0.0.11 1030 100.0.10.15 25 1520 TCP

10.0.0.11 1031 50.10.15.20 23 1510 TCP

10.0.1.12 1050 30.15.5.10 80 1515 TCP

10.0.1.12 1051 30.15.5.10 80 1517 TCP

Exemplo de um pacote saindo por NAT com o IP pblico 100.0.0.1:

200.0.50.2510.0.0.10801030 ...Dados 200.0.50.25100.0.0.11501 80 ...DadosNAT

NAT e protocolos de camadassuperiores NAT necessita

Mudar cabealhos IP

Mudar cabealhoTCP e UDP

Recalcular checksum

Mudar cabealho ICMP (ex.: ICMP Echo Request/Redirect)

Identificar as mensagens ICMP (ex.: ICMP Redirect no deve serrepassada, mas ICMP Host unreachable deve)

Traduzir nmeros de porta em uma sesso FTP Ou seja, NAT afetaTCP, UDP, ICMP e outros protocolos de

nvel superior Com exceo de umas poucas aplicaes (como o FTP), se houver

o envio de endereo IP ou porta de transporte como dados daaplicao, a mesma no funcionar adequadamente atravs doNAT

PilhaTCP/IP e a InternetIP verso 6 (IPv6)

Fonte: apostila do curso bsico de IPv6 do registro.br. Original disponvel em

http://www.ipv6.br


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Por que utilizar IPv6 hoje?

A Internet continua crescendo

Quantidade de hostsna Internet

Solues paliativas: Queda de apenas 14%

Solues


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Por que utilizar IPv6 hoje?

A Internet continua crescendo

Mundo

1,8 bilho de usurios de Internet;

25,6% da populao;

Crescimento de 380,3% nos ltimos 9 anos.

Em 2014, soma de celulares, smartphones, netbooks e modens 3Gdeve chegar a 2,25 bilhes de aparelhos.

Brasil

21% de domiclios com acesso Internet;

2,6 milhes de conexes em banda larga mvel;

11 milhes de conexes em banda larga fixa.

Evoluo do IPv6

Evoluo do trfego IPv6


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Quais os riscos da noimplantao do IPv6?

Embora ainda seja pequena, a utilizao do IPv6 tem aumentadogradativamente;

Porm precisa avanar ainda mais;

A no implementao do IPv6 ir:

Impedir o surgimento de novas redes;

Diminuir o processo de incluso digital o reduzindo o nmero de novos usurios;

Dificultar o surgimento de novas aplicaes;

Aumentar a utilizao de tcnicas como a NAT.

O custo de no implementar o IPv6 poder ser maior que o custo deimplement-lo;

Provedores Internet precisam inovar e oferecer novos servios a seusclientes.

1992 - IETF cria o grupo IPng (IP Next Generation)

Principais questes:

Escalabilidade;

Segurana;

Configurao e administrao de rede;

Suporte a QoS;Mobilidade;

Polticas de roteamento;

Transio.

Solues

1998 - Definido pela RFC 2460

128 bits para endereamento.

Cabealho base simplificado.

Cabealhos de extenso.

Identificao de fluxo de dados (QoS).

Mecanismos de IPSec incorporados ao protocolo.

Realiza a fragmentao e remontagem dos pacotes apenas naorigem e no destino.

No requer o uso de NAT, permitindo conexes fim-a-fim.

Mecanismos que facilitam a configurao de redes.

....

IPv6


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Endereamento

Um endereoIPv4 formadopor 32 bits.

232 = 4.294.967.296

Um endereo IPv6 formado por 128 bits.

2128 = 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456

~ 56 octilhes (5,6x1028) de endereos IP por ser humano.~ 79 octilhes (7,9x1028) de endereos a mais do que no IPv4.

Endereamento

A representao dos endereos IPv6, divide o endereo em oito gruposde 16 bits, separando-os por :, escritos com dgitos hexadecimais.

2001:0DB8:AD1F:25E2:CADE:CAFE:F0DA:84C1

Na representao de um endereo IPv6 permitido:

Utilizar caracteres maisculos ou minsculos;

Omitir os zeros esquerda; e

Representar os zeros contnuos por ::.

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

2001:db8:0:0:130f::140b

Formato invlido: 2001:db8::130f::140b (gera ambiguidade)

2 Bytes

Endereamento

Representao dos Prefixos

Como o CIDR (IPv4)endereo-IPv6/tamanho do prefixo

Exemplo:

Prefixo 2001:db8:3003:2::/64Prefixo global 2001:db8::/32ID da sub-rede 3003:2

URLhttp://[2001:12ff:0:4::22]/index.htmlhttp://[2001:12ff:0:4::22]:8080


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Endereamento

Existem no IPv6 trs tipos de endereos definidos:

Unicast Identificao Individual

Anycast Identificao Seletiva

Multicast Identificao em Grupo

No existe mais Broadcast.

Endereamento

Unicast

Global Unicast

2000::/3

Globalmente rotevel (similar aos endereos pblicos IPv4);

13% do total de endereos possveis;

2(45) = 35.184.372.088.832 redes /48 distintas.

Prefixo de roteamento globalID da

sub-rede

n 64 - n 64

Identificador da interface

Endereamento

Unicast

Link local

FE80::/64

Deve ser utilizado apenas localmente;

Atribudo automaticamente (autoconfigurao stateless);

Identificador da interfaceFE80 0


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Endereamento

Unicast

Unique local

FC00::/7

Prefixo globalmente nico (com alta probabilidade de ser nico);

Utilizado apenas na comunicao dentro de um enlace ou entre umconjunto limitado de enlaces;

No esperado que seja roteado na Internet.

Identificador globalID da

sub-redeIdentificador da interfacePref. L

7

Endereamento

Unicast

Endereos especiaisLocalhost -::1/128 (0:0:0:0:0:0:0:1)No especificado -::/128 (0:0:0:0:0:0:0:0)

IPv4-mapeado -::FFFF:wxyz

Faixas Especiais

6to4 -2002::/16Documentao -2001:db8::/32Teredo -2001:0000::/32

ObsoletosSite local -FEC0::/10IPv4-compatvel -::wxyz6Bone 3FFE::/16 (rede de testes desativada em 06/06/06)

Endereamento

Do mesmo modo que no IPv4, os endereos IPv6 so atribudos ainterfaces fsicas e no aos ns.

Com o IPv6 possvel atribuir a uma nica interface mltiplosendereos, independentemente do seu tipo.

Com isso, um n pode ser identificado atravs de qualquer endereode sua interfaces.Loopback ::1Link Local FE80:....Unique local FD07:...Global 2001:....

A RFC 3484 determina o algoritmo para seleo dos endereos deorigem e destino.


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Cabealho IPv4

O cabealho IPv4 composto por 12 campos fixos, podendo conter ou noopes, fazendo com que seu tamanho possa variar entre 20 e 60 Bytes.

Cabealho IPv6

Mais simples

40 Bytes (tamanho fixo).

Apenas duas vezes maior que o da verso anterior.

Mais flexvel

Extenso por meio de cabealhos adicionais.

Mais eficiente

Minimiza o overhead nos cabealhos.Reduz o custo do processamento dos pacotes.

Cabealho IPv6

Seis campos do cabealho IPv4 foram removidos.


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Cabealho IPv6


Quatro campos tiveram seus nomes alterados e seus posicionamentosmodificados.

1 122

3

3 4

4

Cabealho IPv6



O campo Identificador de Fluxo foi acrescentado.

Cabealho IPv6



O campo Identificador de Fluxo foi acrescentado.

Trs campos foram mantidos.


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Cabealho IPv6

Cabealhos de Extenso

No IPv6, opes adicionais so tratadas por meio de cabealhos deextenso.

Localizam-se entre o cabealho base e o cabealho da camada detransporte.

No h nem quantidade, nem tamanho fixo para estes cabealhos.

Cabealho IPv6

PrximoCabealho =6

Cabealho TCP Dados

Cabealho Routing

PrximoCabealho =6

Cabealho TCP Dados

Cabealho TCP DadosCabealho Routing

PrximoCabealho =44

CabealhoFragmentation

PrximoCabealho =6

Cabealho IPv6

PrximoCabealho =43

Cabealho IPv6

PrximoCabealho =43

Cabealhos de ExtensoExemplos

Hop-by-hop: indica informaes que devem ser processadas portodos os ns

Routing: indica um host que deve ser visitado pelo pacote

Fragmentation: informaes de fragmentao

Authentication e Encapsulating Security Payload: segurana


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Pilha TCP/IP e a InternetParteVIII Camada deTransporte UDP e TCP

Identificao das aplicaes

Endereo IP identifica apenas uma interfacede comunicao

necessrio uma forma de especificar umaaplicao (processo) em um equipamento

No entanto: Cada sistema operacional possui uma forma de

identificar suas aplicaes Aplicaes podem ser criadas e destrudas

rapidamente

Identificao das aplicaes (cont.)

TCP/IP introduz sua prpria especificao definido um ponto de destino abstrato

conhecido como nmero de porta deprotocolo

Cada sistema operacional determina

como associa um nmero de porta de

protocolo a uma aplicao especfica


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User Datagram Protocol (UDP) Protocolo da camada de transporte (camada 4) Servio sem conexo: fornece s aplicaes a

capacidade de enviar e receber mensagens

Permite mltiplas aplicaes em nico equipamento secomunicarem concorrentemente

Servio de melhor-esforo semelhante ao oferecidopelo IP Mensagens podem ser atrasadas, perdidas ou duplicadas

Mensagens podem chegar fora de ordem

Aplicaes devem aceitar total responsabilidade pelo tratamentodos erros

Formato do datagrama UDP

CHECKSUM verifica a rea de dados Se o campo CHECKSUM possuir apenas zeros, receptor no faz a soma

de verificao (ou seja, uso de CHECKSUM opcional) SOURCE PORT identifica a aplicao no equipamento de origem

DESTINATION PORT identifica a aplicao no equipamento dedestino final

MESSAGE LENGTH descreve o tamanho em bytes do datagramaUDP, incluindo o cabealho

Encapsulamento


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Diviso de tarefas entre IP e UDP

IP responsvel por transferir dados entreum par hosts

UDP responsvel por diferenciar entremltiplas origens ou destinos em um host

Cabealho IP identifica apenas uma interfacede comunicao

Cabealho UDP identifica aplicaes

Demultiplexao

Se baseia no nmero da porta do protocoloUDP

Atribuio de nmeros de porta UDP

Pequena quantidade reservada paraservios especficos Tambm chamadas de portas bem-conhecidas

(well-known ports) Mesma interpretao em toda Internet Usado pelo software servidor

Grande quantidade no reservada Disponvel para quaisquer aplicaes Usado pelo software cliente


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Exemplos de portas UDP reservadas

Caractersticas do TCP

Orientao a fluxo Fluxo sem estrutura (seqncia de bytes)

Transferncia bufferizada Conexo full-duplex

Confiabilidade Controle de fluxo e de congestionamento

Como o TCP fornece confiabilidade

Reconhecimento positivo comretransmisso Transmissor inicia um temporizador ao

transmitir um segmento

Receptor envia um reconhecimento quando osegmento chega

Transmissor reenvia segmento se temporizadorexpira antes da chegada do reconhecimento


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Estabelecimento de conexo TCP

Aperto de mo de via tripla (3-Wayhandshake)

Encerramento de conexo TCP

Reconhecimentos


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Recuperao aps uma perda

Janela deslizante

Um protocolo simples de reconhecimentopositivo e retransmisso pacote-a-pacote ineficiente, sobretudo medida queaumenta a latncia

Soluo: Transmitir mltiplos pacotes antes de receber

um reconhecimento Continuar controlando reconhecimentos e

temporizadores para cada pacote Ou seja, usar janela deslizante

Janela deslizante (cont.)

Um janela deslizante de tamanho adequadoconsegue manter a rede saturada depacotes Qual o tamanho adequado da janela?!


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Janela deslizante (cont.)

Transferncia bufferizada

Trs mecanismos determinam o envio de um segmento Limiar (threshold) do buffer (MSS Maximum Segment Size)

Forado pela aplicao (push)

Temporizador

Aplicao Aplicao

TCPbufferde

transmisso

TCPbufferderecepo

segmento segmento segmento

escrevebytes

lbytes

Formato do segmento TCP


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Cabealho TCP

SOURCE PORT e DESTINATION PORTidentificam as aplicaes nas extremidadesda conexo TCP

SEQUENCE NUMBER a posio no fluxode bytes do transmissor que est sendotransportada no segmento

ACKNOWLEDGEMENT NUMBER o nmerodo byte que a origem espera receber

HLEN especifica o tamanho do cabealho dosegmento TCP, medido em DWORD (32 bits)

Cabealho TCP (cont.)

Alguns segmentos transportam apenas umreconhecimento, enquanto outros carregam dados. Hsegmentos que levam requisies para estabelecer ouencerrar conexes. TCP usa o campo CODE BITS paradeterminar o propsito e contedo de um segmento


Principal funo do campo WINDOW permitir o controle de fluxo: Receptor controla o fluxo descrevendo ao

transmissor o tamanho atual do buffer em bytes Tambm chamado anncio de janela (window

advertisement)

Cada segmento, incluindo os segmentos de dados,especificam o tamanho da janela alm do bytereconhecido (ou seja, atualizam o tamanho dobuffer) Tamanho da janela pode ser zero (buffer cheio)


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CHECKSUM inclui todo o segmento(cabealho e dados) e obrigatrio(diferente do UDP) Como o UDP, TCP tambm inclui pseudo-

cabealho no CHECKSUM


URGENT POINTER marca o fim de dadosurgentes (depende do bit URG estar ativado) Dados urgentes fazem parte do fluxo TCP normal

O receptor (TCP) deveria entregar os dadosurgentes aplicao assim que eles so recebidos,

independente de haver outros dados h mais tempono buffer

Para receber os dados urgentes, a aplicao colocadaem modo urgente e somente deve deixar esse modoaps ler todos os dados (urgentes)

Controle de fluxo

Evita que o transmissor esgote os buffers doreceptor por transmitir muito, ou muitorapidamente

Receptor avisa explicitamente ao transmissorda quantidade de espao livre disponvel, a qualmuda dinamicamente campo WINDOW do cabealho TCP

Transmissor mantm a quantidade de dadostransmitidos, porm ainda no reconhecidos


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Controle de congestionamento

Congestionamento Rede tem dificuldade (ou se torna incapaz) de

transmitir todo o trfego que recebe Os roteadores tem suas filas (buffers)

sobrecarregadas

Sintomas de congestionamento: Aumento significativo do atraso dos pacotes

(por entrarem em filas mais longas) Perda de pacotes (por transbordo dos buffers) Principal mtrica usada atualmente na deteco e controle

de congestionamento

Controle de congestionamento (cont.)

Para (tentar) evitarcongestionamento, TCP: Realiza uma sondagem da

capacidade efetiva da rede,comeando com um segmento

Aumenta gradativamente sua

taxa de transmisso medidaque chegam novosreconhecimentos (self-clocking)

Estabelece como limite superiora janela de transmissoanunciada (WINDOW)

Controle de congestionamento (cont.)

Quando ocongestionamentoocorre, TCP: Diminui abruptamente

a taxa de transmisso

E volta a aument-lagradativamente


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PilhaTCP/IP e a InternetParte IV Mapeamento de endereos IP em endereosfsicos (ARP)

Tpicos

Problema de resoluo de endereo Mapeamento direto Associao dinmica ARP (Address Resolution Protocol)

Formato do pacote Algoritmo

Cache

Justificativa

necessrio usar endereos (fsicos) dehardware para comunicar em uma rede

Aplicaes usam apenas endereos Internet


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Exemplo genrico Computadores A e B na mesma rede (fsica) Aplicao em A gera um pacote para

aplicao em B Software do protocolo em A deve usar o

endereo de hardware de B ao envi-lo umpacote, logo: Software do protocolo precisa de um mecanismo

que mapeie um endereo IP para endereo dehardware equivalente

Tambm conhecido como problema de resoluode endereo

Resoluo de endereo

realizada em cada rede (fsica) ao longodo caminho percorrido por um pacote naInternet

Duas abordagens

Mapeamento direto Associao dinmica

Escolha depende do tipo de hardware

Mapeamento direto

Fcil de entender Eficiente Apenas funciona quando o endereo de

hardware menor que o endereo IP Consiste em atribuir um endereo IP que

codifica o endereo de hardware


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Exemplo de mapeamento direto

Hardware: rede em anel proNet Endereo de hardware: 8 bits Supondo que a rede 200.150.50.0/24 seja

usada Se uma interface tem um endereo de

hardware N, o endereo IP 200.150.50.N podeser associada mesma

Resolver um endereo IP significar extrair oendereo de hardware do ltimo byte

Associao dinmica

Necessria quando endereo de hardware maior que o endereo IP (ex.: Ethernet)

Permite ao equipamento A encontrar oendereo de hardware do equipamento BA sabe endereo IP de B

A sabe que B est na mesma rede fsica Soluo: difunde (broadcast) a consulta e

obtm a respostaAssociao dinmica usada ao longo de apenas

uma rede fsica por vez

Address Resolution Protocol (ARP)

Padro para resoluo dinmica deendereos na Internet

Exige suporte a difuso (broadcast) emhardware

Projetado para redes locaisARP usado para mapear endereos dentro de

uma nica rede fsica, no entre mltiplas redes


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Funcionamento do ARP

A X B Y

A difunde uma requisio (consulta) em busca de B

A X B Y

B, e somente B, responde requisio

Funcionamento ARP (cont.)

Equipamento A difunde uma requisio com oendereo IP de B

Todos equipamentos na rede fsica recebem a difuso

Apenas o equipamento B responde com seu endereofsico

Equipamento A adiciona endereo fsico de B suatabela (ARP)

Equipamento A entrega diretamente o pacote para B

Formato do pacote ARP

Exemplo: IP (verso 4) em uma rede EthernetHARDWARE TYPE: 1 (Ethernet)PROTOCOL TYPE: 080016 (IP verso 4)HLEN: 6 (bytes Ethernet)PLEN: 4 (bytes IPv4)OPERATION: 1 (requisio ARP) ou 2 (resposta ARP)

HardwareIP


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Observaes sobre o formato do pacoteARP

Campos de comprimento varivel, os quaisdependem dos tipos dos endereos, logo

O ARP pode ser usado com: Endereo de hardware arbitrrio

Endereo de protocolo arbitrrio (qualquer versodo IP e at outros que no o IP)

Reteno de associaes

Por questes de desempenho o ARPprecisa evitar o envio de uma requisiopara cada pacote a ser enviado

Soluo:

Manter uma tabela de associaes O endereo resolvido uma vez e usado vrias

Cache ARP

Tabela ARP implementada como umamemria cache Entradas so adicionadas dinamicamente

Entradas envelhecem e so removidas Minimiza entradas desatualizadas

Entradas mudam e so atualizadas dinamicamente


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Algoritmo para processamento derequisies ARP

1. Qualquer que seja o destino, extrai o par deinformaes da origem (IPA,HwA) e atualiza a entradana tabela ARP se esta existir

2. Se o destino o prprio equipamento ento:2.1. Adiciona o par (IPA,HwA) tabela ARP se esta no estiver

presente

2.2. Preenche o destino com endereo de hardware

2.3. Troca as entradas de origem e destino

2.4. Muda o campo OPERATION para resposta (2)

2.5. Envia a resposta ARP de volta a origem

Caractersticas do algoritmo

Se A envia uma requisio ARP para B, Badiciona informao sobre A (item 2.1.) B provavelmente enviar um pacote para A

Se A envia uma requisio ARP para B,outros equipamentos tambm recebem

informao sobre A e podem atualiz-la,mas no a adicionam (item 1.) Evita que o cache fique entupido sem

necessidade

Encapsulamento ARP

A mensagem ARP transportada dentro daparte reservada ao pacote de rede em umquadro, ou seja, sua rea de dados


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Pilha TCP/IP e a InternetParte V Inicializao e auto-configurao (RARP,BOOTP e DHCP)

Tpicos

Atribuio de endereo IP RARP (Reverse ARP) BOOTP (BOOTstrap Protocol) DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Atribuio de endereo IP

Esttica Endereo IP armazenado em algum dispositivo

de armazenamento persistente (ex.: disco) Em geral, exigido para alguns equipamentos

(ex.: servidores, roteadores)

Dinmica Endereo IP obtido de um servidor til para equipamentos simples (ex.: estaes

sem disco) ou o que permanecem ligadosintermitentemente


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Reverse Address Resolution Protocol (RARP)

Protocolo antigo Exceto em uns poucos casos especiais, RARP foi

amplamente substitudo pelo DHCP

Projeto para atender computadores semdisco

Adaptado do protocolo ARP Difunde (broadcast) requisio para servidor

Espera por resposta

Funcionamento do RARP

A S1 B S2

A difunde uma requisio em busca de um servidor

A B

Um ou mais servidores na rede respondem

S1 S2

Identificao do cliente

Equipamento cliente precisa se identificar RARP usa o endereo de hardware com um

identificador nico Funciona adequadamente apenas em redes que

possuem endereo de hardware permanentes


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BOOTstrap Protocol (BOOTP)

Uma alternativa ao RARP Fornece mais que apenas um endereo IP

Obtm parmetros de configurao de umservidor

Usa UDP

Uso da pilha antes da inicializao

BOOTP usado para obter parmetros deconfigurao do IP, porm

BOOTP usa IP e UDP para obter osparmetros Pilha precisa ser inicializada antes de ser inicializada?

De fato, BOOTP executa como uma aplicaoe precisa apenas de algumas facilidades bsicasfornecidas por endereos especiais

Uso da pilha antes da inicializao (cont.)

Cliente BOOTP envia pacote com: Endereo IP de destino com o valor de difuso limitada

(255.255.255.255) Endereo de hardware de destino tambm com valor de difuso

Endereo IP de origem com o valor deste host nesta rede (0.0.0.0) Endereo de hardware de origem com o endereo fsico da interface, o qual

conhecido

Servidor BOOTP responde com: Endereo IP de destino com o valor de difuso limitada (255.255.255.255),

pois o cliente ainda no sabe seu endereo IP Endereo de hardware de destino com o valor fornecido pelo cliente

Endereos IP e de hardware de origem preenchidos da forma convencional


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Retransmisso BOOTP

Uma vez que o UDP usado, o clienteBOOTP foi preparado manipularretransmisses sorteado um valor aleatrio para a

temporizao (timeout) Caso no obtenha sucesso, so realizadas novas

tentativas, sendo que a cada nova o intervalo desorteio dobra O intervalo dobra at atingir um determinado valor,

passando a ficar fixo, porm ainda com sorteio aleatriodentro do mesmo

Formato da mensagem BOOTP

Campos da mensagem BOOTP OP especifica se uma requisio (1) ou resposta (2)

HTYPE tipo de hardware (ex.: Ethernet = 1)

HLEN comprimento em bytes do endereo de hardware(ex.: Ethernet = 6)

HOPS nmero de roteadores que a mensagem atravessa. configura com 0 (zero) pelo cliente e incrementado casoalgum servidor a repasse para outro

TRANSACTION ID usado para casar requisies comrespostas

SECONDS quantidade de segundos desde que o clientecomeou a inicializar


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Campos da mensagem BOOTP (cont.)

CLIENT IP ADDRESS endereo IP enviado pelo cliente(ex.: 0.0.0.0)

YOUR IP ADDRESS endereo IP fornecido pelo servidorao cliente

BOOT FILE NAME descreve uma imagem de memria aser fornecida a um cliente sem disco

VENDOR-SPECIFIC AREA contm informaesopcionais a serem passadas do servidor para o cliente

Campos da mensagem BOOTP (cont.)

Itens de tamanho fixo do campo VENDOR-SPECIFIC AREA

Itens de tamanho fixo do campo VENDOR-SPECIFIC AREA

Atribuio dinmica de endereos

BOOTP assume um mapeamento um-para-um entre oequipamento (endereo de hardware) e o endereo IP Inviabiliza reaproveitamento ou reatribuio automtica de um

endereo IP para equipamentos diferentes

Mapeamento dinmico de endereos necessrio(sobretudo, por ISPs) Cliente obtm um endereo IP e usa temporariamente

Quando o cliente no precisa mais do endereo, o mesmodeve estar disponvel para outro Otimiza o uso de um conjunto de endereos IP


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Extenso do BOOTP

BOOTP estendido para permitiratribuio dinmica de endereos

Novo protocolo chamado DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) Mantm compatibilidade retroativa com BOOTP

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Pode atribuir endereos de trs formas: Manual (semelhante ao BOOT

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Notas de aula Redes