Prof Ventury UNESA Prof. Sidney Nicolau Venturi Filho 1. PLACA DE REDE E TRANSMISSÃO NA CAMADA 2 Tecnologia de Redes de Computadores

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1. PLACA DE REDE E TRANSMISSÃO NA CAMADA 2

Tecnologia de Redes de Computadores

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Placa de Rede Uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que se encaixa no slot de

expansão de um barramento em uma placa mãe do computador ou em um dispositivo periférico. Sua função é adaptar o dispositivo de host ao meio da rede.

As placas de rede são consideradas dispositivos da camada 2 porque cada placa de rede em todo o mundo transporta um código exclusivo, chamado de um endereço Media Access Control (MAC). Esse endereço é usado para controlar as comunicações de dados do host na rede. Você depois vai aprender mais sobre o endereço MAC. Como o nome sugere, a placa de rede controla o acesso do host ao meio físico (cabeamento).

Funções:• Preparar dados do computador para o cabo de rede• Enviar dados para outro computador• Controlar fluxo de dados entre o computador e o sistema de cabeamento

Barramentos:• os dados trafegam nos computadores por barramentos em paralelo

nos cabos de rede, os bits trafegam um após outro (fluxo)• - serial (uma direção por vez - enviando ou recebendo dados)

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Placa de Rede A placa e o fluxo de bits:

• a placa de rede capta os dados

• reestrutura os dados de // para serial (um bit por vez)

transceptor:• - transmissor / receptor

• - converte sinais digitais do computador para sinais elétricos

• - estes podem trafegar nos cabos da rede

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Placa de Rede Endereço de rede:

• cada placa possui um número que a diferencia das demais ( endereço MAC) • divulga seu endereço para o restante da rede• cada placa possui um endereço exclusivo na rede

Endereço MAC:• já vem configurado pelo fabricante• formado por 48 bits (6 bytes)• usado pelos protocolos para identificar as máquinas origem e destino de uma

mensagem• exemplo: 08:00:AF:CC:55:2A• são determinados pelo IEEE• blocos de endereços são destinados a cada fabricante • - queima de endereço de placa• - os endereços são associados ao chip da placa

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Placa de Rede Endereço de rede:

• cada placa possui um número que a diferencia das demais ( endereço MAC) • divulga seu endereço para o restante da rede• cada placa possui um endereço exclusivo na rede

Endereço MAC:• já vem configurado pelo fabricante• formado por 48 bits (6 bytes)• usado pelos protocolos para identificar as máquinas origem e destino de uma

mensagem• exemplo: 08:00:AF:CC:55:2A• são determinados pelo IEEE• blocos de endereços são destinados a cada fabricante • - queima de endereço de placa• - os endereços são associados ao chip da placa

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ENDEREÇOS MAC

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Placa de Rede

Funcionamento: Antes da transmissão:

• envia dados através da rede para ajustes com a placa receptora» - tamanho máximo dos grupos de dados a serem enviados

» - quantidade de dados a serem enviados antes da confirmação

» - intervalo de tempo entre os envios de porções de dados

» - período de tempo a esperar antes da confirmação

» - tamanho do buffer de cada placa

» - velocidade de transmissão

• placas diferentes fazem ajustes ao nível mais baixo

• envio e recebimento ocorre quando os parâmetros estão ajustados

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Conforme já tivemos oportunidade de estudar, os dados a serem transmitidos , no computador de origem, fluem através das camadas do modelo OSI ( da camada de aplicação para a camada física).Cada camada encapsula os dados da camada superior na sua unidade de dados e acrescenta os seus dados de configuração ao cabeçalho.

Transmissão em uma Rede

Cabeçalho de Aplicação

Cabeçalho de Apresentação

Cabeçalho de Sessão

Cabeçalho de Transporte

Cabeçalho de Rede

Cabeçalho de Enlace

Parãmbulo de Quadro

Trailer de Enlace (CRC)

Dados

Pacote

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Transmissão de dados na Camada 2

Em uma rede quando um dispositivo quer enviar dados para outro dispositivo, ele pode abrir um caminho de comunicação com o outro dispositivo usando o seu endereço MAC. Quando uma origem envia dados em uma rede, os dados carregam o endereço MAC do destino pretendido. Como esses dados trafegam pelos meios da rede, a placa de rede em cada dispositivo na rede verifica se o seu endereço MAC corresponde ao endereço de destino físico carregado pelo pacote de dados. Se não corresponder, a placa de rede descarta o pacote de dados. Se não houver correspondência, a placa de rede ignora o pacote de dados e permite que ele continue sua viajem pela rede até a estação seguinte.

À medida que os dados trafegam pelo cabo, a placa de rede faz essa verificação em cada estação. A placa de rede verifica o endereço de destino no cabeçalho do pacote para determinar se o pacote está endereçado adequadamente. Quando os dados passam pela sua estação de destino, a placa de rede dessa estação faz uma cópia, retira os dados do envelope e os passa ao computador.

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Exemplo de Transmissão

Vamos supor que o computador a direita deseja mandar um pacote para o servidor de impressão

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Exemplo de TransmissãoO pacote de dados descerá pelas várias camadas e ao atingir a camada 2 será colocado no quadro o endereço de origem (02608c036592) e o endereço do destinatário.(02608c428197).

02608c42819702608c036592

Endereço de Destino02608c428197

Informação deControle

Endereço de Origem02608c036592

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02608c74196502608c428197

02608c036592



Exemplo de TransmissãoO pacote é então transmitido segundo as normas da camada 1. Todo os computadores tem acesso ao pacote e ao recebe-lo verificam se o mesmo é endereçado a ele. Na figura podemos observar que o computador do meio (endereço MAC 02608c741965) compara seu endereço com e o endereço do destinatário.(02608c428197). Como não são iguais ele despreza o pacote.

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02608c428197



02608c428197

Exemplo de TransmissãoO pacote continua seu percurso no cabo e atinge o servidor de impressão A placa de rede do servidor compara seu endereço MAC com e o endereço do destinatário.(02608c428197). Como são iguais ela copia o pacote e inicia o processo de desencapsulamento.

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02608c428197

Exemplo de Transmissão

O pacote então sobe pelas camadas do modelo OSI, sendo desencapsulado.Ao atingir a camada de aplicação temos os dados recuperados e o servidor de impressão pode então encaminhar o documento para a impressora.

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2. ENTREGA DE PACOTE IP


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Entrega de Pacotes IP

RedeRedeAA

RedeRedeBB

Roteador

IP: 200.18.171.XIP: 200.18.180.Y

IPIP

ProtocolosProtocolosIntra-redeIntra-rede

AA

TCP/UDPTCP/UDP

AplicaçãoAplicação

Inter-rede ( IP )Inter-rede ( IP )


AA


BB IPIP


BB

TCP/UDPTCP/UDP


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RedeRedeAA

RedeRedeBB

Roteador

IPIP


AA

TCP/UDPTCP/UDP


Inter-rede ( IP )Inter-rede ( IP )


AA


BB IPIP


BB

TCP/UDPTCP/UDP


Endereçamento Intra-Rede, Algumas vezes chamado de“Endereço Físico” ou também “Endereço MAC” Ex. Ethernet: OD.OA.12.07.48.05

Ex. ATM: 47.0091.8100.0000.200c.1001. 0800.200c.1001.01

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RedeRedeAA

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


IPIP


TCP/UDPTCP/UDP



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RedeRedeAA

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


IPIP


TCP/UDPTCP/UDP



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RedeRedeAA

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


IPIP


TCP/UDPTCP/UDP


ProtocolosProtocolosIntra-redeIntra-redeEndereços IP

De Origem e destino

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RedeRedeAA

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


IPIP


TCP/UDPTCP/UDP



Endereçamento Intra-rede de Origem e destino

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RedeRedeAA

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


IPIP


TCP/UDPTCP/UDP



É necessário um mecanismo de “mapeamento” entre End. IP e End. Intra-Rede

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RedeRedeAA

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


IPIP


TCP/UDPTCP/UDP



O Encaminhamento dentrode cada rede é feito com baseno endereçamento próprio daquela rede.

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3. PROTOCOLO ARP


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Mapeamento de Endereços O endereços IP são endereços temporários. O verdadeiro identificador da estação para rede é o endereço MAC

• endereço físico associado a placa adaptadora de rede: NIC - Network Interface Card.

MAC (00-60-08-16-85-B3)

IP (200.17.98.217)

NICNIC

Endereços de 48 bits (6 bytes)

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Endereço MAC

O padrão IEEE 802 define 2 formas de endereçamento MAC• endereços administrados localmente

» Quem instala a placa de rede.

• endereços universais» Pelo fabricante.

1 2 3 4 5 6

Código do Frabricante

Número deSérie

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Filtragem de Endereços

MAC

FÍSICAFÍSICA

REDEREDE

IP

MACD = PLACA DE REDE LOCALMACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)

MACD MACO DADOS

CRC

INTERRUPÇÃO

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Relação entre IP e MAC

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Resolução de Endereços

Técnicas de resolução de endereços

• pesquisa de tabela (table lookup)» os mapeamentos são armazenados em uma tabela em memória

em cada estação

• troca de mensagens» as estações trocam mensagens através da rede para resolver um

endereço protocolo ARP

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Resolução de Endereços

Pesquisa de tabela

• bom para redes pequenas• crescimento da rede, aumenta manutenção das tabelas• se a placa de rede muda, tem que mudar na tabela

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Address Resolution Protocol - ARP

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ARP (Address Resolution Protocol)

Faz o mapeamento entre Endereço IP e Endereço Intra-Rede:• Mapeamento de endereços IP em

endereços MAC Ethernet, Token-Ring, FDDI, ATM, etc...

• Efetuado por meio de uma tabela ARP em cada máquina que é construída dinamicamente.

É um protocolo que faz a interface entre a camada Inter-Rede e a camada Intra-Rede

IPIP

TCP/UDPTCP/UDP


ProtocoloProtocoloIntra-redeIntra-rede

Interface deAdaptação

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ARP

O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os datagramas enviados na ARP Cache.• Se ele for encontrado, o endereço MAC é copiado da cache.

• Se não, um pacote ARP Request é enviado em broadcast para subrede.» Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve o endereço

para o roteador ao invés do destinatário final.

ARP Cache

endereço IP endereço MAC tipo200.17.98.217 00-60-08-16-85-B3 dinâmico10.17.98.30 00-60-08-16-85-ca dinâmico

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

IP destino = 200.18.171.3

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

Destino está na mesma rede IP (200.18.171.0)Como enviar para esta máquina ? Qual o MAC Destino ?A mensagem fica esperando e o protocolo ARP é acionado.

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

PreâmbuloEnd. FísicoBroadcast

0D.0A.12.07.48.05 ARP Dados (ARP Request) FCS

ARP Req

Destino OrigemQual o endereço MACQual o endereço MAC

de 200.18.171.3 ?de 200.18.171.3 ?

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Formato da mensagem ARP

senderIP addr

hardtype

prottype

opsender

Ethernet addrtarget

Ethernet addrtarget

IP addr

ARP request/reply

hard size prot size

hardware type: Ethernet (1)

protocol type: IP (0x0800)

hardware size: nr de bytes do endereço físico

protocol size: nr de bytes do endereço do protocolo

operation: indica se ARP request or ARP reply

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Req

ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Req

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

Destino Origem

ARP Reply

Preâmbulo0D.0A.12.07.48.05

1F.6D.45.09.11.77 ARP Dados (ARP Reply) FCS

O endereço MAC de O endereço MAC de 200.18.171.3 é 1F.6D …200.18.171.3 é 1F.6D …

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

Há proxy arp

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

ARP Reply

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

200.18.171.3 1F.6D. 45.09.11.77

Tabela ARP

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

200.18.171.1 OD.OA.12.07.48.05

Tabela ARP

Note que …

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

Finalmente aquele pacote IP pode ser transmitido carregando uma mensagem TCPque, por sua vez, carrega um comando da Aplicação

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TCP/UDPTCP/UDP


IPIP200.18.171.1200.18.171.1

OD.OA.12.07.48.05OD.OA.12.07.48.05

200.18.171.3200.18.171.3


TCP/UDPTCP/UDP


IPIP

200.18.171.4200.18.171.4

1F.6D.45.09.11.771F.6D.45.09.11.77

PreâmbuloPreâmbulo 1F.6D.45.1F.6D.45.09.11.7709.11.77

0D.0A.12.0D.0A.12.07.48.0507.48.05 FCSFCSTCPTCP AplicaçãoAplicação

IPIP

Destino Origem

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Comando “arp -a” no Windows

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ARP

Uso da tabela ARP reduz o broadcast na rede. Porém, entradas devem ter time-out para permitir alteração nos endereços

Otimização1: no ARP request incluir IP origem para evitar um ARP do destino (resposta)

Otimização2: informar o mapeamento para a rede durante o boot

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O ARP só funciona na rede local

ARP request o roteador não propaga broadcast

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Detecção de Endereços IP Duplicados

O ARP é utilizado para identificar se existem IP’s duplicados.

Quando o endereço IP de uma maquina é configurado, ela envia uma mensagem ARP perguntando o MAC desse IP.

Se alguém responder, então o endereço já existe.

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