Redes Unirn IP Sockets

Ricardo KléberDisciplina: Redes de Computadores

Redes de ComputadoresRedes de Computadores

R icardo Kléber Bacharelado em Sistemas de InformaçãoTurma: 05.007.01

Roteamento IPRoteamento IP


Tipos e Conceitos Envolvidos

▶ Roteamento Estático

▶ Roteamento Dinâmico

▶ Algoritmos de Roteamento

▶ Vetor-Distância

▶ Protocolos de Roteamento

▶ Protocolo RIP

O que veremos?O que veremos?Roteamento IPRoteamento IP


IP x Protocolo de RoteamentoIP x Protocolo de RoteamentoRoteamento IPRoteamento IP

● Protocolo IP → Responsável pelo

roteamento das informações na

rede;

● Protocolos de Roteamento →

Responsáveis pela divulgação de

rotas e atualização das tabelas

de roteamento


Roteamento DiretoRoteamento DiretoRoteamento IPRoteamento IP

● Origem e Destino na mesma rede

● Várias topologias– Equipamentos de nível 2 não tratam endereço IP

10.35.143.0

10.35.143.10

10.35.143.15

Tabela de Roteamento

Destino Gateway 10.35.143.0 10.35.143.10 ....... .......

Switch


Roteamento IndiretoRoteamento IndiretoRoteamento IPRoteamento IP

● Origem e Destino estão em redes diferentes

10.35.143.0

10.35.143.1010.35.144.15


Destino Gateway 10.35.143.0 10.35.143.10 0.0.0.0 10.35.143.1

Router10.35.144.0


Destino Gateway 10.35.143.0 10.35.143.110.35.144.0 10.35.144.1 ....... .......

10.35.143.1 10.35.144.1


Destino Gateway 10.35.144.0 10.35.144.150.0.0.0 10.35.144.1


Roteamento Estático e DinâmicoRoteamento Estático e DinâmicoRoteamento IPRoteamento IP

Roteamento Estático

● Normalmente configurado manualmente;

● A tabela de roteamento é estática;

● As rotas não se alteram dinamicamente de acordo com as

alterações da topologia da rede;

● Custo de manutenção cresce de acordo com a complexidade e

tamanho da rede;

● Sujeito a falhas de configuração.


Roteamento Estático e DinâmicoRoteamento Estático e DinâmicoRoteamento IPRoteamento IP

Roteamento Dinâmico

● Divulgação (e alteração) das tabelas de roteamento de forma

dinâmica;

● Sem intervenção constante do administrador;

● Alteração das tabelas é feita dinamicamente de acordo com a

alteração da topologia da rede;

● Método Adaptativo;

● Melhora o tempo de manutenção das tabelas em grandes redes;

● Mas também está sujeito a falhas.


Conceitos RelacionadosConceitos RelacionadosRoteamento IPRoteamento IP

Sistemas Autônomos (SA ou AS)

● Definição: “Um grupo de redes e roteadores controlados

por uma única autoridade administrativa”;

● Roteadores em um sistema autônomo seguem as mesmas

“regras” de roteamento;

● Políticas definidas a partir de características da rede (ou

vontade do administrador).


Tipos de ProtocolosTipos de ProtocolosRoteamento IPRoteamento IP

Protocolos Interiores e Exteriores

● Protocolos Interiores

● Utilizados para comunicação entre roteadores de um mesmo

sistema autônomo.

● Protocolos Exteriores

● Utilizados para comunicação entre roteadores de sistemas

autônomos diferentes

P. Interior

P. Interior P. Interior

P. Interior P. Interior

P. ExteriorSA #1 SA #2


Roteamento Estático (Exemplo)Roteamento Estático (Exemplo)Roteamento IPRoteamento IP

10.35.143.0Router 1

10.35.144.0

10.35.143.1

Router 2

10.35.144.1 10.35.144.2

Router 3Router 4

10.35.148.1 10.35.147.110.35.148.0

10.35.147.0

10.35.146.0 10.35.146.1

10.35.146.210.35.147.2

Internet


Algoritmos de RoteamentoAlgoritmos de RoteamentoRoteamento IPRoteamento IP

● Os protocolos de roteamento implementam um ou mais

algoritmos de roteamento

● Exemplos de Algoritmos

● Vetor Distância e SPF (Shortest Path First)

● Exemplos de protocolos

● RIP, OSPF, IGRP, BGP, ...


Algoritmo Vetor-DistânciaAlgoritmo Vetor-DistânciaRoteamento IPRoteamento IP

● Bellman-Ford

● Algoritmo simples

● Um roteador mantém uma lista de todos as rotas conhecidas

em uma tabela;

● Cada roteador divulga para os seus vizinhos as rotas que

conhece;

● Cada roteador seleciona entre as rotas conhecidas e as

divulgadas os melhores caminhos.


Algoritmo Vetor-Distância (Métrica)Algoritmo Vetor-Distância (Métrica)Roteamento IPRoteamento IP

● A escolha do melhor caminho é baseada na comparação

da métrica do enlace;

● Normalmente: Melhor = menor caminho;

● A métrica é o custo de envio em um enlace;

● Pode ser definido de acordo com várias informações:

● Taxa de transmissão em bps

● Vazão

● Atraso

● Número de saltos (no de hops) (+ usado)


RIP (Routing Information Protocol)RIP (Routing Information Protocol)Roteamento IPRoteamento IP

● Protocolo interior;

● Implementa o algoritmo Vetor Distância;

● A métrica utilizada é o número de máquinas intermediárias

(no de hops);

● Não permite o balanceamento de tráfego;

● Cada roteador divulga sua tabela periodicamente a cada 30

segundos;

● As mensagens divulgadas levam n tuplas contendo

<redes destino, métrica>



● A divulgação para os vizinhos é realizada por broadcast

● O roteador envia um broadcast em todas as redes diretamente

conectadas a ele;

● No procedimento normal, se a rota não for atualizada em

180 segundos é considerada inatingível;

● A informação de rota inatingível é repassada aos roteadores

“vizinhos” (diretamente alcançáveis).



D

Router 1 Router 2 Router 3

A

B

C

<A, 0><B, 0>

Router1 envia para Router2


Destino Gateway Métrica A Router1 0 B Router1 0 ....... .......


Destino Gateway Métrica C Router2 0 ....... .......


Destino Gateway Métrica D Router3 0 ....... .......


Destino Gateway Métrica C Router2 0 A Router1 1 B Router1 1

Router1 envia para Router3


Destino Gateway Métrica D Router3 0 C Router2 1 A Router2 2 B Router2 2




Camada de TransporteCamada de Transporte


Deficiências do protocolo IPDeficiências do protocolo IP

● Os endereços definidos pelo protocolo IP são eficientes em rotular os

milhões de computadores ligados à Internet de maneira que os dados

cheguem até o endereço desejado.

● Entretanto, o protocolo IP não dispõe de meios para garantir a entrega

dos dados com integridade e no tempo desejado.

Exemplo:

• Os pacotes IP carregam consigo números de checagem de integridade (checksum).

O receptor verifica os dados, e se o checksum não for igual, simplesmente descarta as informações.

Protocolos da Camada de TransporteProtocolos da Camada de TransporteRedes de ComputadoresRedes de Computadores


TCP+IPTCP+IP

• Para resolver problemas do IP como:

• Dados que não chegam ao destino;

• Dados que chegam deteriorados (necessidade de retransmissão)

• Incerteza se a informação percorreu com sucesso o caminho entre o emissor e o transmissor....

• ... São utilizados os protocolos da camada de transporte.

Esta dupla de protocolos é um dos pilares da Internet.



Opções de protocolos (transporte)Opções de protocolos (transporte)

• Na família TCP/IP, existem dois protocolos de transporte, o TCP e o

UDP.

• O protocolo TCP oferece um serviço de entrega de pacotes do tipo

orientado à conexão (confiável).

• O UDP oferece o mesmo serviço de entrega de pacotes só que não

orientado à conexão (não confiável).



O Segmento de TransporteO Segmento de Transporte

porta origem porta destino

32 bits

dados de aplicação(mensagem)

outros campos de cabeçalho TCPou

UDP



Portas de AcessoPortas de Acesso

● Os protocolos de transporte (TCP e UDP) disponibilizam 65.536

(216) portas para estabelecimento de conexão

• Servidores (uso de portas 1024)

Serviços específicos Portas Específicas

• Clientes (uso de portas > 1024)

• FTP = 21/TCP

• Telnet = 23/TCP

• SMTP = 25/TCP

• DNS = 53/TCP e 53/UDP

• HTTP = 80/TCP

• POP3 = 110/TCP



Portas de AcessoPortas de Acesso

● A maioria dos aplicativos associa por padrão serviços específicos a

portas específicas (necessidade de ajuste para utilização de portas não convencionais)

● Os próprios sistemas operacionais guardam essas informações:● Linux/Unix = arquivo /etc/services● Windows = arquivo ..\Windows\System32\drivers\etc\services



O Segmento UDPO Segmento UDP


32 bits

Dados de Aplicação(mensagem)

tamanho checksumTamanho, em bytes do

segmento UDP, Incluindo cabeçalho



O Segmento TCPO Segmento TCP


32 bits

dados de aplicação(tamanho variável)

número de seqüêncianúmero de reconhecimento

janela de recep.

dados urgenteschecksum

FSRPAUtam. não

usado

Opções (tamanho variável)

URG: dados urgentes

ACK: campo de ACKé válido

PSH: força o envioimediato de dados

RST, SYN, FIN:estabelec. de conexão

(flags de criação e término)

número de bytes receptor estápronto para aceitar

sincronizaçãotransmissão/

recepção

Internetchecksum

(como no UDP)



(Principais) Características do UDP(Principais) Características do UDP

• O UDP (User Datagram Protocol) é uma alternativa econômica ao TCP.

• Oferece um serviço de entrega de dados não orientado à conexão.

(não há a necessidade de abertura de conexão para a entrega de pacotes

de um ponto a outro)

• Não utiliza técnicas para detecção de erros na transmissão

(além do checksum, quando habilitado)

• Pressupõe que o hardware de rede envolvido entre o transmissor e

o receptor está livre de erros (ou não se importa se houverem erros)

• Mais rápido que o TCP (não existe o custo de estabelecimento e

controle da conexão)



EHA

(Principais) Características do TCP(Principais) Características do TCP• Do ponto de vista de um programa aplicativo, o serviço oferecido

pelo TCP tem as seguintes características:

• Orientado à conexão: O TCP fornece serviço orientado à conexão em

que um aplicativo deve primeiro solicitar uma conexão com um destino,

e então usar a conexão para transmitir dados.

• Comunicação ponto a ponto: Cada conexão TCP tem exatamente duas

extremidades.

• Certificado de entrega: O TCP garante que os dados enviados através

de uma conexão serão entregues exatamente como enviados, sem dados

faltando ou fora de ordem.

• Comunicação Full Duplex. O TCP pode armazenar nos buffers dados que

partem e que chegam em ambas as direções.



(Principais) Características do TCP (cont.)(Principais) Características do TCP (cont.)

• Sequenciamento controlado de pacotes

• Divisão, numeração e reorganização (no destino) dos pacotes

• Não entrega pacotes fora de ordem

• Não entrega pacotes sem que todos tenham chegado e sido organizados

(a menos que receba uma “ordem” = PUSH)

• Controle de recebimento (envio de confirmação = ACK)

• Retransmissão em caso de perda comprovada

• Descarte de pacotes duplicados

• Controle de fluxo !!!



Three Way HandshakeThree Way Handshake

Passo 1: Cliente envia TCP SYN ao servidor

► especifica número de seqüência inicial

Passo 2: Servidor que recebe o SYN, res-

ponde com segmento SYN/ACK

► reconhece o SYN recebido

► aloca buffers

► especifica o número de seqüência inicial

do servidor

Passo 3: o sistema final cliente reconhece

o SYN/ACK (enviando um ACK)

cliente

SYN

servidor

ACK, SYN

ACK

conexãoestabelecida

Protocolo de Transporte TCPProtocolo de Transporte TCPRedes de ComputadoresRedes de Computadores


Encerramento de conexãoEncerramento de conexão

Passo 1: o cliente envia o segmento

TCP FIN ao servidor

Passo 2: servidor recebe FIN, responde

com ACK. Fecha a conexão, envia FIN.

Passo 3: cliente recebe FIN, responde

com ACK.

A conexão está terminada

cliente servidor

ACK

ACK

FIN

conexãofechada



Identificando portas abertasIdentificando portas abertas

● Cliente envia pacote TCP com flag SYN a uma porta específica do servidor● Servidor responde com flags “ACK / SYN” se a porta estiver aberta● Servidor responde com flag “RST” se a porta estiver fechada● Cliente não recebe respostas se:

● O Servidor estiver desligado :)● Algum filtro/firewall “no meio do caminho” bloquear a consulta

Diversas técnicas de exploração/sondagem (em ataques a redes, monitoramento e/ou pentests) utilizam essas informações para

identificação de alvos potenciais



Sessão = Sockets (TCP + IP)Sessão = Sockets (TCP + IP)● Conjunto de informações que caracterizam cada pacote como único

(base para identificação de sessões no TCP/IP):

► Endereço IP de Origem / Porta de Origem

► Endereço IP de Destino / Porta de Destino

► Protocolo

OBS1.: Os dados Endereço IP de Origem, Endereço de Destino e Protocolo são retirados do cabeçalho IP

OBS2.: Os dados Porta de Origem e Porta de Destino são retirados do cabeçalho TCP



Sessão = Sockets (TCP + IP)Sessão = Sockets (TCP + IP)

version (4) header length (4) TOS (8) total length (16)

identification (16) flags (3) fragment offset (13)

TTL (8) protocol (8) header checksum (16)

source address (32)

destination address (32)

options (if any)

source port (16) destination port (16)

sequence number (32)

acknowledgment number (32)

header length (4) reserved (6) flags (6) window size (16)

TCP checksum (16) urgent pointer (16)

options (if any)

Cabeçalho IPCabeçalho IP

Cabeçalho TCPCabeçalho TCP



Quais os dois principais protocolos da pilha utilizada na maioria das

redes locais e na Internet?

A. ARP e ICMP

B. ARP e RARP

C. TCP e UDP

D. IP e TCP

Questões para FixaçãoQuestões para FixaçãoRedes de ComputadoresRedes de Computadores


Quantas portas cada protocolo de transporte (UDP ou TCP) tem dispo-

nível para utilização?

A. 01 (uma) porta por vez

B. 256 (28)

C. 65.536 (216)

D. 4.294.967.296 (232)



Que portas, por padrão, utilizam respectivamente os serviços SMTP,

DNS (consultas) e HTTP?

A. 25/TCP, 53/TCP e 80/TCP

B. 25/UDP, 53/TCP e 80/TCP

C. 25/TCP, 53/UDP e 80/TCP

D. 25/UDP, 53/UDP e 80/UDP



Que resposta um host cliente espera de um servidor ao enviar uma

requisição TCP (pacote com flag SYN) a uma porta aberta?

A. RST

B. FIN

C. ACK

D. PSH



Que resposta um host cliente espera de um servidor ao enviar uma

requisição TCP (pacote com flag SYN) a uma porta fechada?

A. RST

B. FIN

C. ACK

D. PSH



Que flag TCP deve ser enviada por uma aplicação informando que

“abre mão” da reorganização de segmentos antes da entrega (envio

de segmentos TCP à camada de aplicação sem reordenação e sem

a garantia de que todos os segmentos foram entregues)?

A. RST

B. FIN

C. ACK

D. PSH



Qual o nome do arquivo disponível na maioria dos sistemas operacio-

nais (Windows e Linux, por exemplo) com o mapeamento dos princi-

pais serviços de rede e suas respectivas portas padrões)?

A. hosts

B. ports

C. services

D. maps



Qual o nome do procedimento de estabelecimento de conexões TCP?

A. 2-Way-Handshake

B. 3-Way-Handshake

C. 4-Way-Handshake

D. O TCP não estabelece conexões



Qual o nome do procedimento de estabelecimento de conexões UDP?

A. 2-Way-Handshake

B. 3-Way-Handshake

C. 4-Way-Handshake

D. O UDP não estabelece conexões





Camada de ApresentaçãoCamada de Apresentação


A camada deA camada deAplicaçãoAplicação

Redes de ComputadoresRedes de ComputadoresProtocolos e Serviços para InternetProtocolos e Serviços para Internet


Características

• Camada mais externa da pilha TCP/IP

• Não possui padrão comum

• Padrão estabelecido por cada aplicação

• Camada com o maior número (e diversidade) de protocolos

Redes de ComputadoresRedes de ComputadoresA Camada de AplicaçãoA Camada de Aplicação


Características• É a camada de efetivamente utiliza-se dos recursos da rede

implementando protocolos de aplicação.

• Cada aplicação pode usar protocolos de aplicação pré-existentes ou

criar novos protocolos

• Os protocolos podem ser abertos

– Definidos em RFCs

– HTTP, FTP, SMTP, POP3, ...

• Podem ser proprietários

– Definidos por cada desenvolvedor

– WhatsApp, Skype, ...



Características

• Os protocolos inferiores (enlace, rede e transporte) são orientados

a bit

• Os protocolos de aplicação normalmente são orientados a mensa-

gens, com caracteres texto

– Permitem uma melhor interação com o usuário

– Desperdiçam banda da rede

Ex.: para recuperar uma informação

» Orientado a bit: 0010 = 4 bits

» Orientado a mensagem: “get” = 3x8 = 24 bits



Aplicação = processos distribuídos em comunicação

• executam nos hosts de usu-

ários da rede como programas

de usuário

• trocam mensagens para reali-

zação da aplicação

• Ex.: Email, Ftp, Web

Protocolos de aplicação

• fazem parte das aplicações

• definem mensagens troca-

das e as ações tomadas

• usam serviços de comunicação

das camadas inferiores

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica


redeenlacefísica


redeenlacefísica



Principais Protocolos de Aplicação (e portas padrões)


● Protocolo HTTP: Servidores Web (porta 80/TCP)

● Protocolo SMTP: Envio de E-mails (porta 25/TCP)

● Protocolo POP3: Recebimento de E-mails (porta 110/TCP)

● Protocolo IMAP: Recebimento de E-mails (143/TCP)

● Protocolo FTP: Transferência de Arquivos (21/TCP e 20*/TCP)

● Protocolo Telnet: Acesso a Terminais Remotos (23/TCP)

● Protocolo SSH: Acesso SEGURO a Terminais Remotos (22/TCP)

● Protocolo DNS: Resolução de Nomes IPs (53/UDP e 53/TCP)↔


● Avaliação da 2a Unidade:

● 10/06/2015 (19:00h)

● Assunto:

● Roteamento IP● Camada de Transporte● Camada de Aplicação

● ARO (Avaliação de Recuperação Opcional):

● 11/06/2015 (21:00h)

● Recuperação (Revisão/Exercícios): 17/06/2015

● Prova de Recuperação (Final): 18/06/2015

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