Introdução as Redes TCP/IPIntrodução as Redes TCP/IP

Roteamento com CIDRRoteamento com CIDREdgard Jamhour

Edgard Jamhour

LAN = Redes de Alcance Local– Exemplo: Ethernet II não Comutada

A

Barramento = Broadcast Físico

TransmitindoESCUTANDO

quadros na fila de esperaB A DADOS CRC.

quadroB C

ESCUTANDO

Edgard Jamhour

Quadro ou Frame do Ethernet II :– Menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local.

B A DADOS CRC

FECHOCABEÇALHO

ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO

ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM

TIPO

Edgard Jamhour

Endereço Físicos = MACEndereços Físicos = MAC

– No Ethernet, os endereços físicos são definidos pelo padrão IEEE 802

1 2 3 4 5 6

Código do Frabricante

Número deSérie

Duas formas de definição de endereços MAC

• Endereços administrados localmente Definidos pelo administrador da rede.

• Endereços universais Definidos pelo fabricante.

Edgard Jamhour

Hub = Broadcast Físico– Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a

construção dos barramentos físicos.

C A C A C A

A

1 2 3hub

B C

Edgard Jamhour

Switch = Ethernet Comutada– A utilização de switches permite colocar o Ethernet em modo comutado.

PORTA

1

COMPUTADOR

A

A

1 2 3

C A ...(1)

C A ... C A ...(2) (2)

switch

B C

Estado inicial

PORTA COMPUTADOR

Após a transmissão de A

PORTA

13

COMPUTADOR

AC

Após a transmissão de C

A

1 2 3

A C ...(3)A C ...(4)

switch

B C

Edgard Jamhour

Porta do Switch = Domínio de Colisão– Cada porta do switch define um domínio de colisão. Isto é, só é possível haver

colisão entre os computadores conectados a uma mesma porta.

A

1 2 3

switch

hub

B C D

hub

E F G

Tabela de Encaminhamento

PORTA

123

COMPUTADOR

A,B,CD,E,F

G

Edgard Jamhour

Cascateamento de Switches– Apesar de melhorar significativamente o desempenho da rede, os Switches

ainda apresentam limitação de escala.

Switch 1

PORTA

1234

COMPUTADOR

D,E,F,G,H,IABC

A B C

switch1

2 43

D E F

G H I

5

switch1

2 435

switch1

2 435

Switch 2

PORTA

12345

COMPUTADOR

A,B,CDEF

G,H,I

Switch 3

PORTA

2345

COMPUTADOR

GHI

A,B,C,D,E,F

Edgard Jamhour

WAN = Redes de Grande Abrangência– A interligação de LANs através de roteadores permite interligar um número

ilimitado de computadores em distâncias arbitrariamente grandes.

Roteador1

Roteador3

LAN

LAN

switch switch

switch

WAN

Roteador2

LAN

LAN

rede 1rede 2

rede 3

1 2

3

1 2

3

1

32

Tabela de Roteamento

PORTA

123

Rede

Rede 3Rede 1Rede 2

Outros Dados

.....

Edgard Jamhour

QUADRO E PACOTEPacote = Unidade de Informação na WAN

– Os pacotes são transportados no interior dos quadros.

CRCDADOSDESTINOORIGEMDESTINO ORIGEM

PACOTE = Transporte na WAN

QUADRO = Transporte na LAN

ENDEREÇO FÍSICO: definidos pelo Ethernet

ENDEREÇO DE REDE: definidos pelo IP

Edgard Jamhour

Rede = Bloco de Endereços– O agrupamento de computadores em redes permite reduzir a quantidade de

informações na memória do roteador.

SWITCHSWITCH

SWITCHSWITCH

a c

REDE 1

REDE 2

x

y

REDE1.1 REDE1.2 REDE1.3 z m

REDE2.1

z

se REDE1... envie para xse REDE2 ... envie para y

m REDE3.3 REDE2.2

e y REDE3.3 REDE2.2

b

d

REDE2.2

e

REDE2.3

f

SWITCHSWITCH

h

REDE 3

se REDE1 ou REDE2... envie para z

Edgard Jamhour

Internet = Topologia WAN– Endereços de Rede definidos pelo Protocolo IP

Gateway ou roteador

internet LAN = Rede Física

LAN = Rede FísicaLAN = Rede Física

LAN = Rede Física

Edgard Jamhour

Endereços IP– Endereços de 32 bits representados em notação decimal pontuada

10000000 00001010 00000010 00011110

2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120

27=128 23+21=10 21=2 24+23+22+21=30

128.10.2.30notação decimalpontuada

notaçãobinária

Edgard Jamhour

Interpretação do endereço IP– Prefixo (Identificador de Rede) = parte mais significativa do endereço – Sufixo (Identificador de HOST) = parte menos significativa do endereço

LAN = Rede Física

LAN = Rede FísicaLAN = Rede Física

Endereço IP = 32 Bits

ID Rede ID HOST

Mesmo ID de host em toda LAN

Cada LAN precisa ter um ID de Rede diferente

Edgard Jamhour

Quantos bits identificam a rede e quantos identificam o host?– Modelo antigo: Endereçamento com classes– O tamanho do prefixo é definido pela faixa ao qual o endereço pertence

Classe Octetos Número de Prefixos

Número de hosts por prefixo

Faixa de Endereços

A (0) R H H H 128 16.777.216 1.0.0.0127.255.255.255

B (10) R R H H 16.384 65.536 128.0.0.0191.255.255.255

C (110) R

R R H 2.097.152 256 192.0.0.0 até 223.255.255.255

D (1110) ---- 268.435.456 224.0.0.0 até 239.255.255.255

Res. (1111) reservado reservado 240.0.0.0 até 255.255.255.254

ID Rede ID HOST

1 2 3 4

Edgard Jamhour

Endereços IP com ClasseExemplos de Classe

– O endereçamento com classes permitia apenas 3 tamanhos de rede

A

B

C

16777216

65536

256

...

10.0.0.0 a 10.255.255.255

...

172.68.0.0 a 172.168.255.255

...

200.134.51.0 a 200.134.51.255

Edgard Jamhour

roteador

200.0.0. 2

identificador de rede identificador do host

200.0.0. 3 200.0.0. 4 200.0.0. 5

200.0.0. 1

200.0.1. 1

200.0.1. 2 200.0.1. 3 200.0.1. 4 200.0.1. 5

Exemplo de atribuição de endereços IP– Duas redes classe C interconectadas por um roteador

sub-rede200.0.0

sub-rede200.0.1

o roteador possui um endereço em cada rede

Edgard Jamhour

Limitação do modelo com classes– A falta de flexibilidade na definição dos tamanhos da rede leva a grandes

desperdícios

...

2000 computadores

Universidade A

...

200 computadores

Instituto B

Edgard Jamhour

Limitações do IP com ClasseSoluções para criação de uma rede com 2000 computadores

– Criar múltiplas redes classe C– Criar uma rede classe B

253 computadores

Universidade A

253 computadores

OITO CLASSES C2024 endereços

...

2000 computadores

Universidade A

UMA CLASSE B65536 endereços

......

Edgard Jamhour

CIDR: Endereços IP sem classeCIDR = Classless Inter-Domain Routing

– O CIDR adota o conceito de máscara de subrede de tamanho variável, que permite definir prefixos de qualquer tamanho

Introduzido em 1993, modificou a forma como o tamanho do prefixos de rede em um endereço IP é determinado.

Também conhecido como VLSM (Variable Length Subnet Masking)

7 6 5 4 3 2 1 0R R R R R R R R

7 6 5 4 3 2 1 0R R R R R R R R

7 6 5 4 3 2 1 0R R R R H H H H

7 6 5 4 3 2 1 0H H H H H H H H

Endereço IP (32 bits)

Máscara de Subrede (32 bits)

Edgard Jamhour

Formas de represntação da máscara de subrede– Notação decimal pontuada– Notação compacta

32 bits em notação decimal pontuada. • bits 1 indicam o endereço da subrede • bits 0 o endereço do host.

Máscaras Default:

classe A: 255.0.0.0 ou /8 ou11111111.00000000. 00000000. 00000000.

classe B: 255.255.0.0 ou /16 ou11111111. 11111111. 00000000. 00000000.

classe C: 255.255.255.0 ou /24 ou11111111. 11111111. 11111111. 00000000.

Edgard Jamhour

Máscaras em Notação Decimal PontuadaDivisão em sub-redes

– Cada bit de host trocado de 0 para 1 divide a rede em duas subredes de mesmo tamanho.

Por default, a máscara de uma rede classe C é:255. 255. 255. 0.11111111. 11111111. 11111111. 00000000.

Para dividir a rede em 2 subredes, utiliza-se a máscara: 255. 255. 255. 128 11111111. 11111111. 11111111. 10000000.

Para dividir a rede em 4 subredes, utiliza-se a máscara: 255. 255. 255. 192 11111111. 11111111. 11111111. 11000000.

Para dividir a rede em 8 subredes, utiliza-se a máscara: 255. 255. 255. 224 11111111. 11111111. 11111111. 11100000.

Para dividir a rede em 16 subredes, utiliza-se a máscara: 255. 255. 255. 240 11111111. 11111111. 11111111. 11110000.

Edgard Jamhour

Divisão em sub-redes– Aumentar a máscara de sub-rede em 1 bit divide o bloco de endereços ao meio

200.0.0.0

(256 IPs)

200.0.0.255

200.0.0.0/24 200.0.0.0

(128 IPs)

200.0.0.127

200.0.0.128

(128 IPs)

200.0.0.255

200.0.0.0

(64 IPs)

200.0.0.63

200.0.0.64

(64 IPs)

200.0.0.127

200.0.0.0/26

/24 = 255.255.255.0 /25 = 255.255.255.128 /26 = 255.255.255.192 /27 =255.255.255.224

200.0.0.0(32 IPs)200.0.0.31

200.0.0.32 (32 IPs) 200.0.0.63200.0.0.64/26

200.0.0.0/25

200.0.0.128/25

200.0.0.0/27

200.0.0.32/27

Edgard Jamhour

SuperRedesAgregação em super redes

– Diminuir o tamanho da máscara de sub-rede em 1 bit cria uma super rede com o dobro do número de endereços (contíguos).

200.0.0.0

(1024 IPs)

200.0.4.255

200.0.0.0

(512 IPs)

200.0.1.255

200.0.0.0/23

/24 = 255.255.255.0 /23 = 255.255.254.0 /22 = 255.255.252.0

200.0.0.0(256 IPs)

200.0.0.255

200.0.1.0 (256 IPs)

200.0.1.255

200.0.0.0/22

200.0.0.0/24

200.0.1.0/24

200.0.2.0

(512 IPs)

200.0.3.255

200.0.2.0/23200.0.2.0(256 IPs)

200.0.2.255

200.0.3.0 (256 IPs)

200.0.3.255

200.0.2.0/24

200.0.3.0/24

Edgard Jamhour

Endereços IP especiaisEndereços IP Especiais

– Não podem ser atribuídos a nenhuma estação

1) Primeiro endereço do bloco = Identificador da sub-redeexemplo 200.1.1.128/25

2) Último endereço do bloco = Broadcast para a sub-redeexemplo 200.1.1.127/25

3) Bloco de endereços de loopback127.0.0.0/8

4) Endereço de Inicialização (DHCP)0.0.0.0

5) Broadcast para todas as redes255.255.255.255

Edgard Jamhour

Loopback = Transmissão LocalLoopback = Transmissão Interna

– Os pacotes IP com endereço de loopback não são enviados para camadas inferiores da pilha TCP/IP.

Transporte

Rede

Enlace

Física

processoA

processoB

porta A porta B

127.0.0.1

Recomendação do IETF: 127.0.0.0/8 é reservado para loopback

Edgard Jamhour

r2

50 computadores

...

subrede 2

100 computadores

...

subrede1

Exemplo de atribuição de endereços– Dividir um bloco de endereços classe C (/24) em três subredes

r3

...

50 computadores

subrede 3

r1200.1.1.0/24

Edgard Jamhour

200.1.1.0

(256 IPs)

200.1.1.255

200.1.1.0/24

200.1.1.0

(128 IPs)

200.1.1.127

200.1.1.0/25

200.1.1.128

(128 IPs)

200.1.1.255

200.1.1.128/25 200.1.1.128

(64 IPs)

200.1.1.255

Divisão do bloco único (/24) em três sub-redes– O número de endereços de cada bloco é dado por: 2 (32-máscara)

200.1.1.128/26

200.1.1.192

(64 IPs)

200.1.1.255

200.1.1.192/26

Edgard Jamhour

r2

...

...

Exemplo de Atribuição de EndereçosCada LAN recebe endereços de uma sub-rede diferente

r3

...

subrede 3

200.1.1.128/26

r1

200.1.1.0/24

200.1.1.129

200.1.1.130 200.1.1.179

subrede 2

200.1.1.192/26

200.1.1.193

200.1.1.194 200.1.1.243

200.1.1.0/25

subrede 1

200.1.1.2 200.1.1.101200.1.1.1

Edgard Jamhour

Filtragem de EndereçosFiltragem de endereços MAC

– A placa de rede repassa informações para a cada superior apenas em três situações: unicast coincidente, multicast coincidente ou broadcast

MAC

FÍSICAFÍSICA

REDEREDE

IP = 200.1.2.3

MACD = PLACA DE REDE LOCALMACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)MACD = MULTICAST (01.00.5E. 0. 0. 5)

MACD MACO DADOS CRC

INTERRUPÇÃO

IPDIPO

Multicast IP = 224.0.0.5

Edgard Jamhour

ARPMapeamento de endereços IP e MAC

– É feito através do protocolo ARP (Address Resolution Protocol)

A B C

ARPARPREQUESTREQUEST

ARPARPREPLYREPLY

qual o MAC do IP 200.0.0.2 ? o MAC do IP 200.0.0.2 é C ?

200.0.0.3 200.0.0.4 200.0.0.2

Edgard Jamhour

RoteamentoComunicação Intra-redes e Inter-redes

– O ARP funciona de forma diferente para localizar endereços que estejam na mesma rede que o host transmissor (intra-rede) ou em outra rede (inter-rede)

REDE

internet

REDE

REDE

REDE

ARP RequestComunicação Intra-rede

ARP RequestComunicação Inter-redes

Edgard Jamhour

RoteamentoMAC do Destinatário

– É sempre alguém que está na mesma rede local que o transmissor

IP ORIGEM

IP DESTINO

DADOSMAC ORIGEM

MAC HOST DESTINO

IP ORIGEM

IP DESTINO

DADOSMAC ORIGEM

MAC ROTEADOR

INTRA-REDE

INTER-REDES

Comunicação intra-redeOs endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do computador de destino.

Comunicação inter-redesO endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador ligado a mesma rede física que a estação transmissora.

Edgard Jamhour

Endereço MAC = Enlace e Endereço IP = Rede– O endereço MAC aponta para o destino do próximo salto (no mesmo enlace) e o

endereço IP aponta para o destino final na rede.

IPA IPD

IPBIPC

A

B

D

B AC

IPIPAA IP IPDD D C IPIPAA IP IPDD

Edgard Jamhour

Tabela de RoteamentoTabela de Roteamento

– Existem em todos os computadores e roteadores da rede (e qualquer outro dispositivo que atue na camada 3 ou superior).

200.1.2.0

200.1.2.255

ENDEREÇO DE BASE

PROPRIEDADE: O resultado de um E-BINARIO de

qualquer endereço da rede com a máscara resulta sempre no

endereço de base.

200.1.2.0/24

Rede Destino Gateway Interface Custo

Endereço de base eMáscara de Subrede

Endereço do próximo roteador

Por onde o pacote será enviado

Desempate caso exista mais de uma rota para o mesmo destino

Edgard Jamhour

Exemplo de Tabelas de RoteamentoExemplo:

– Cada elemento da rede precisa saber para onde enviar seus pacotes a fim de entregá-los ao destino final.

roteador 1

roteador 2

INTERNET

REDE 200.134.51.0/24

REDE 200.17.98.0/24

200.17.98.1

200.134.51.1

10.0.0.1/3010.0.0.2/30

200.134.51.25

A

B

Edgard Jamhour

Tabela do computador BTabela de roteamento do computador B

roteador 1

200.134.51.25

200.134.51.1

Rede Destino Gateway Interface Custo

200.134.51.0/24 não tem eth0 ou 200.134.51.25 1

200.17.98.0/24 200.134.51.1 eth0 ou 200.134.51.25 1

0.0.0.0/0 200.134.51.1 eth0 ou 200.134.51.25 1

eth0

200.134.51.0/24B

Edgard Jamhour

Seqüência de Análise da RotaCritérios de desempate das rotas

– Utilizado quando mais de uma linha da tabela aponta para redes de destino que incluem o endereço para onde o pacote será enviado.

1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA

ROTA MAIS ESPECÍFICA =ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARAROTA COM A MAIOR MÁSCARA DE SUBREDE

2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO

3) INTERNO AO SISTEMA

EXEMPLO: ORDEM DAS ROTAS NA TABELA

Edgard Jamhour

Tabela do Roteador 1Tabela do Roteador 1

Rede Destino Gateway Interface Custo

200.134.51.0/24 não tem 200.134.51.1 0

200.17.98.0/24 não tem 200.17.98.1 0

0.0.0.0/0 10.0.0.2 10.0.0.1 1

roteador 1

roteador 2

REDE 200.134.51.0/24

REDE 200.17.98.0/24

200.17.98.1

200.134.51.1

10.0.0.1/3010.0.0.2/30

REDE 0.0.0.0/0

Edgard Jamhour

Tabela do Roteador 2Tabela do Roteador 2

Rede Destino 10.0.0 Interface Custo

200.134.51.0/24 10.0.0.1 10.0.0.2 1

200.17.98.0/24 10.0.0.1 10.0.0.2 1

0.0.0.0/0 10.0.0.6 10.0.0.5 1

roteador 1

roteador 2

REDE 200.134.51.0/24

REDE 200.17.98.0/24

200.17.98.1

200.134.51.1

10.0.0.1/30

10.0.0.2/30

INTERNET

10.0.0.5/30 10.0.0.6/30

Edgard Jamhour

Rota Default e Gateway DefaultEliminando rotas desnecessárias

– Uma rota é desnecessária quando sua eliminação não muda o trajeto do pacote enviado aos destinos que ela representa.

roteador 1

200.134.51.25

200.134.51.1

Rede Destino Gateway Interface Custo

200.134.51.0/24 não tem eth0 ou 200.134.51.25 1

200.17.98.0/24 200.134.51.1 eth0 ou 200.134.51.25 1

0.0.0.0/0 200.134.51.1 eth0 ou 200.134.51.25 1

eth0

200.134.51.0/24

O roteador 1 é o gateway default para a rede 200.134.51.1 pois ele é o

caminho para todas as demais redes

B

Edgard Jamhour

Múltiplas Rotas e CustosMais de um caminho para um mesmo destino usando saltos

– Todos os caminhos possíveis são representados na tabela de roteamento (configuração manual).

R1 R2

INTERNET

REDE 200.134.51.0/24

REDE 200.17.98.0/24

10.0.0.1/30

10.0.0.2/30

R3

10 Mbps

100 Mbps 100 Mbps

10.0.0.5/30 10.0.0.6/30

Rede Destino Gateway Interface Custo

0.0.0.0/0 10.0.0.6 10.0.0.5 1

0.0.0.0/0 10.0.0.2 10.0.0.1 2

200.134.51.0/24 10.0.0.6 10.0.0.5 2

200.134.51.0/24 10.0.0.2 10.0.0.1 1

200.17.98.0/24 Não tem 200.17.98.1 0

Edgard Jamhour

Múltiplas Rotas e CustosUtilizando custos relativos a velocidade do enlace

– O enlace mais rápido da rede (Vmax) tem custo 1.– Os demais enlaces tem custo relativo (Vmax/V).

R1 R2

INTERNET

REDE 200.134.51.0/24

REDE 200.17.98.0/24

10.0.0.1/30

10.0.0.2/30

R3

10 Mbps(10)

100 Mbps(1)

100 Mbps(1)

10.0.0.5/30 10.0.0.6/30

Rede Destino Gateway Interface Custo

0.0.0.0/0 10.0.0.6 10.0.0.5 10

0.0.0.0/0 10.0.0.2 10.0.0.1 2

200.134.51.0/24 10.0.0.6 10.0.0.5 11

200.134.51.0/24 10.0.0.2 10.0.0.1 1

200.17.98.0/24 Não tem 200.17.98.1 0

Edgard Jamhour

Roteamento com Subredes Roteamento com sub-redes

– Não existe diferença na definição das tabelas de roteamento quando máscaras de sub-rede que não são default são utilizadas.

roteador 1

roteador 2

REDE 200.1.2.128/25

REDE 200.1.2.0/25

200.1.2.1

200.1.2.129

10.0.0.1/30

10.0.0.2/30

200.1.2.130

200.1.2.2

INTERNET

10.0.0.5/3010.0.0.6/30

B

A

Edgard Jamhour

Tabelas de RoteamentoExemplo

– Tabelas de roteamento com máscaras de sub-rede que não são default

Rede Destino Gateway Interface Custo

200.1.2.0/25 não tem 200.1.2.2 0

0.0.0.0/0 200.1.2.1 200.1.2.2 1

Rede Destino Gateway Interface Custo

200.1.2.0/25 não tem 200.1.2.1 0

200.1.2.128/25 não tem 200.1.2.129 0

0.0.0.0/0 10.0.0.2 10.0.0.1 1

Rede Destino Gateway Interface Custo

200.1.2.0/24 10.0.0.1 10.0.0.2 1

0.0.0.0/0 10.0.0.6 10.0.0.5 1

Computador A

Roteador 1

Roteador 2

Edgard Jamhour

ConclusãoConclusão

Endereçamento baseado em classes

Endereçamento sem classes (CIDR e VLSM)

ARP (Address REsolution Protocol)

Tabelas de roteamento

Agregação de rotas