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Redes e Serviços Internet (5388)

Ano lectivo 2010/2011 * 2º Semestre

Licenciatura em Engenharia Informática

Aula 4

Universidade da Beira InteriorFaculadade de EngenhariaDepartamento de Informática Nuno M. Garcia, [email protected] 1


• Agenda

– Trabalho individual teórico

– Comunicação na camada de Dados (Data)– Comunicação na camada de Dados (Data)Adaptação dos slides de http://netlab.ulusofona.pt

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Universidade da Beira InteriorFaculadade de EngenhariaDepartamento de Informática Nuno M. Garcia, [email protected]


• Trabalho teórico

– Como se processa o endereçamento em IPv6?

– Quais as diferenças entre o endereçamento em IPv6 e em IPv4?

– Realizar um trabalho escrito, com um mínimo de 2 páginas, e entregar no e-conteudos.

– Os trabalhos vão ser verificados pelo Ephorus!!!

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Comunicação na camada de Dados

• Endereço IP: 32-bits– Endereçamento de nível rede

– Necessário para encaminhar um datagrama à rede IP de destino

• Endereço MAC (LAN, físico ou Ethernet)– Endereçamento de nível ligação– Endereçamento de nível ligação

– Necessário para encaminhar a frame de uma interface para

– outra interface que lhe está ligada fisicamente na mesma rede

– O endereço MAC tem 48 bits (na maioria das LANs) e está armazenado na ROM do adaptador

– Notação hexadeximal: 6bytes com separador (– ou :)

– Ex: 50:13:DD:7A:21:CC

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• Endereços MAC

– Geridos pelo IEEE

– Cada fabricante compra o direito de usar um grupo de endereços

– Numa LAN, cada adaptador tem que ter um endereço MAC únicoendereço MAC único

– Existem RFCs que ajudam a calcular um IP automático com base no endereço MAC da máquina e nas tabelas ARP (stateless addressautoconfiguration 169.254.0.0/16, fe80::/10 )

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• Uma tabela ARP – Address Resolution Protocol

– É uma tabela local para cada máquina

– Permite que uma comunicação crie um trama ethernet com o endereço MAC que está associado ao endereço IP de destino

– Cada computador constrói a sua tabela ARP (e a – Cada computador constrói a sua tabela ARP (e a tabela é dinâmica)

– Contém os seguintes dados

IP – MAC – TTL (normalmente 20 minutos)

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• “A” quer enviar um datagrama a “B”, cujo endereço não está na sua tabela ARP

• “A” faz um pedido ARP em broadcast indicando

• B recebe o pacote ARP, responde a “A” indicando o seu endereço MAC

• A frame enviada de B para A é enviada apenas para o endereço MAC de em broadcast indicando

que pretende o end. de “B”

• Quem tem o end. de “B”? O endereço MAC de destino = FF-FF-FF-FF-FF-FF

•

para o endereço MAC de A (unicast)

• “A” guarda na sua tabela ARP a correspondência IP-MAC até esta perder validade (time-out)

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• E quando as máquinas estão em redes

distintas?

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• “A” gera datagrama com origem “A” destino “B” (IP)• “A" utiliza ARP para obter o endereço MAC de “B” e para isso emite uma trama

com destino a FF:FF:FF:FF:FF• “A” envia a trama para a rede• R recebe a trama e vai perguntar à outra rede que tem se a máquina “B” se

encontra aí (volta correr o ARP no interface ESTE)• R recebe uma resposta de “B” e tranfere essa informação para o interface OESTE)• “A” pensa que a máquina “B” com o endereço 222.222.222.222 corresponde ao

MAC address R Oeste• Quando R recebe uma trama, desempacota-a e reencaminha para o interface Este;

R mantém tantas tabelas ARP quantos interfaces tiver.Quando R recebe uma trama, desempacota-a e reencaminha para o interface Este; R mantém tantas tabelas ARP quantos interfaces tiver.

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• Ethernet 802.3-I 10Base5 1970-1980

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Configuração inicial (1970-80): 10Base5-Rede em Bus- Cabos coaxiais grossos (thick)- Transmissão em banda de Base- Até 500 metros por segmento- 10 Mbit/s


• Ethernet 802.3-II 10Base2 1980-1990

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Configuração posterior (1980-90): 10Base2-Rede em Bus- Cabos coaxiais finos (thin)- Transmissão em banda de Base- Até 200 metros por segmento- 10 Mbit/s


• Ethernet 802.3 – III 10BaseT >1990

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Configuração actual (>90): 10BaseT-T: Twisted Pair- Rede em estrela- Par telefónico entrançado (UTP) / (STP)- Transmissão em banda de Base- Até 100 metros por segmento a 100 Mbit/s


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• Serviço não Fiável e sem Conecção

– Sem conexão: Não existe handshaking entre o emissor e o receptor.

– Não fiável: o receptor não envia ACKs ao emissor para validar (ou invalidar) as tramas recebidas

• O fluxo de datagramas passado aos protocolos de nível superior pode não conter todos os dados emitidos

• O fluxo de datagramas passado aos protocolos de nível superior pode não conter todos os dados emitidos

• A responsabilidade de completar os dados em falta compete ao protocolo de nível superior, por exemplo o TCP

• as aplicações (camadas superiores) irão dar conta das falhas

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Algoritmo CSMA/CD Ethernet

1. O adaptador recebe o datagrama do nível rede e constrói uma trama.

2. Se o adaptador detecta que o canal está livre, começa a transmitir, senão espera que fique livre.

3. Se o adaptador consegue transmitir a trama até ao fim sem que haja uma colisão, a transmissão é um sucesso.

4. Se o adaptador detecta uma colisão, interrompe a emissão e 4. Se o adaptador detecta uma colisão, interrompe a emissão e envia sinal de engarrafamento (jam signal – 48 bits).

5. Depois da interrupção o adaptador entra no estado de retirada exponencial (exponential backoff).– Na n-ésima colisão, o adaptador escolhe um valor K aleatoriamente

no conjunto {0,1,2,…,2n-1}, espera um tempo correspondente à transmissão de K x 512 bits e volta ao passo 2.

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• Ver uma simulação aqui:

http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_

network_2/applets/csmacd/csmacd.html

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HUB

• Dispositivo que actua no Nível 1 (físico)– Interligação de segmentos através de um Hub Central– Os Hubs permitem aumentar a máxima distância entre nós– Mas um Hub não isola os segmentos a nível das colisões– Todos os segmentos recebem todas as frames -> aumenta a probabilidade de

colisão– Os Hubs não podem interligar 10BaseT & 100BaseT

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Switch

• Dispositivo que actua no Nível 2 (ligação)– Armazena e encaminha frames Ethernet– Encaminha as frames selectivamente com base no endereço MAC de destino,

diminuindo o nível de colisão em cada segmento– Quando encaminha uma frame para um segmento, utiliza o protocolo

CSMA/CD garantir o acesso

• Dispositivo transparente– Os hosts não se apercebem da presença dos switches– Dispositivo plug-and-play self-learning– Dispositivo plug-and-play self-learning– Os switches não precisam de ser configurados

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Switch

• Filtragem (Filtering)

– Determinar se uma frame deve ou não ser encaminhada para um dado segmento

– Virtual Private Lans (VPNs)

• Encaminhamento (Forwarding)

– Determinar para que segmento da LAN se deve encaminhar uma frame (tabelas ARP e mais)

– Semelhante ao problema de encaminhamento de datagramas que existe no nível 3 (rede)

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Switch

• Cada switch mantém uma switch table

• Elemento da switch table: Endereço MAC, Interface,

Time Stamp

• O switch memoriza os endereços dos dispositivos que

estão ligados a cada uma das suas interfaces

– Quando uma frame é recebida através de uma interface, o – Quando uma frame é recebida através de uma interface, o switch memoriza o endereço de origem de cada frame

– Regista o elemento (Endereço MAC, Interface, Instante de Chegada) na tabela de switching

– Os elementos são eliminados da tabela quando não são recebidas frames dentro de um dado período (TTL até 60 min)

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Switch

• Quando um switch recebe uma trama:

– Extrai o endereço MAC de origem da trama

– Procura esse endereço na tabela de switching

• se encontrar esse endereço na tabelase encontrar esse endereço na tabela

• então

– no-op

• senão

– cria um novo elemento com esse endereço, nº de interface

por onde o recebeu, e o instante de chegada

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Switch

• Quando um switch recebe uma trama:

– Extrai o endereço MAC de destino da trama procura esse endereço na tabela de switching

• se encontrar esse endereço na tabela

• então

– se o interface é o mesmo por onde a trama chegou– se o interface é o mesmo por onde a trama chegou

– então

» descarta a trama

– senão

» encaminha a trama para o interface associado

• senão

– propaga a trama para todos os interfaces excepto o de chegada

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Switches e Routers

• São ambos dispositivos “store-and-forward”

– Routers: dispositivos do nível rede (examinam o “header” do datagrama)

– Switches: dispositivos do nível ligação (examinam o “header” da trama)

• Os routers mantém tabelas de routing e implementam algoritmos de routing.

• Os switches mantém tabelas de switching, implementam filtros e algoritmos de aprendizagem.

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Interligar redes com formatos diferentes

• Bridge (Ponte)

– Equipamento que liga várias redes diferentes no nível físico e/ou ligação, mas com o mesmo protocolo no nível de rede e/ou transporte, permitindo a criação uma rede homogénea.

– Normalmente cada bridge tem uma tabela dinâmica que contém todos os endereços da rede que se situa de cada um dos lados da rede, só permitindo a passagem dos endereços que estão de cada um dos lados.

– É possível através de filtros impedir a passagem de certos tipos de pacotes.– Actua no nível ligação (nível dois)Actua no nível ligação (nível dois)

• Switch

– Equipamento que liga vários segmentos da uma rede com as mesmas características no nível da ligação (nível 2).

– Apenas permite a passagem das frames para o segmento onde se situa o endereço destino.

– Actua também no nível ligação.

• Ver mais detalhes em:

http://docwiki.cisco.com/wiki/Internetworking_Technology_Handbook

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Operação de uma bridge entre LAN’s 802.11 e 802.3.

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• Questões?• Questões?

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