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INTRODUÇÃO  ÀS  REDES  DE  COMPUTADORES  

CAMADA  DE  REDE  

Teresa  Vazão  

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   2  

INTRODUÇÃO    

•  1982  –  Bolt,  Beranek  and  Newman:    •  Inventores  do  protocolo  de  interligação  de  rede  Exterior  Gateway  Protocol  •  Beranek  e  Bolt  professores  do  MIT  e  Newman,  ex-­‐aluno  de  Bolt  •  Fundadores  da  empresa  BBN  

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   3  

Internetworking,  ligar  o  mundo  em  rede..  

SUMARIO  

•  Protocolos  da  camada  de  rede  – Protocolos  de  rede    –  Endereçamento  IP  

•  Endereçamento  IPv4  

– Gestão  de  endereços  –  Interligação  de  redes  –  Encaminhamento  IP  

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CAMADA  DE  REDE    

Endereçamento  IPv4  

•  IdenZficador  dos  elementos  de  rede  (sistemas  terminais  e  encaminhadores)  

•  Conceitos  e  terminologia  –  O  que  é  o  quê?  

•  Formato  dos  endereços  •  Como  se  organiza?  

•  Tipos  de  endereços  –  Que  Zpos  de  endereço  existem?  

•  Plano  de  endereçamento  –  Como  se  atribuem  endereços  na  rede?  

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Conceitos  e  terminologia  

•  Endereço  IP  –  IP  address  –  IdenZficação  global  da  interface  

dum  nó  –  Duas  versões  em  funcionamento:  

IPv4  e  IPv6  –  Ex:  65.10.2.30  (IPv4)  

 

•  Atribuição  –  IANA  –  Internet  Assigned  Numbers  

Authority  

 

 

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ST4  ST1  

Aplicação  Transporte  

Rede  Lig.  lógica  Física  

Rede  Lig.  lógica  Física  

Aplicação  Transporte  

Rede  Lig.  lógica  Física  

Rede  Lig.  lógica  Física  

IPr1B  IPr2B  

IPr1A   IPr2A  IPST4  IPST2  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Conceitos  e  terminologia  

•  Sub-­‐rede  –  Subnet  –  Divisão  duma  rede  IP,  em  redes  

mais  pequenas  –  Elementos  de  rede  duma  sub-­‐

rede  têm  uma  parte  do  endereço  IP  que  é  igual  

•  Máscara  de  rede  –  Net  mask  –  IdenZfica  a  sub-­‐rede  a  que  um  

endereço  IP  pertence  –  Ex:  255.0.0.0  (bits  a  “1”  

idenZficam  a  sub-­‐rede)  

 

 

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ST4  ST1  

Aplicação  Transporte  

Rede  Lig.  lógica  Física  

Rede  Lig.  lógica  Física  

Aplicação  Transporte  

Rede  Lig.  lógica  Física  

Rede  Lig.  lógica  Física  

IPr1B  IPr2B  

IPr1A  

IPST2  

IPr2A  IPST4  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Formato  dos  endereços  

•  Os  endereços  IP  organizam  a  rede  de  forma  hierárquica  

•  Componentes  –  IdenZficador  do  sistema  terminal  –  IdenZficador  da  sub-­‐rede  

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Formato  dos  endereços  –  endereço  

 

 

 

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hosSd:  Sufixo    ou  IdenZficador  do  Sistema  Terminal  

neSd:  Prefixo    ou  IdenZficador  de  rede  

32  bits  

65   10   2   30  

0100  0001   0000  1010   0000  0010   0001  1110  

y  bits  x  bits  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Formato  dos  endereços  –  máscara  de  rede  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   10  

32  bits  

255   0   0  

1111  1111   0000  0000     0000  0000     0000  0000  

24  bits  8  bits  

0  

neSd:  Prefixo    ou  IdenZficador  de  rede  

hosSd:  Sufixo    ou  IdenZficador  do  Sistema  Terminal  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Formato  dos  endereços  –  representação  conjunta  

 

 

 

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32  bits  

255   0   0   0  

1111  1111   0000  0000   0000  0000   0000  0000  

24  bits  8  bits  

32  bits  

65   10   2   30  

0100  0001   0000  1010   0000  0010   0001  1110  

y  bits  x  bits  

neSd:  Prefixo    ou  IdenZficador  de  rede  

hosSd:  Sufixo    ou  IdenZficador  do  Sistema  Terminal  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  

•  A  organização  dos  endereços  IP  influencia  o  encaminhamento    

•  Organização  classful  –  Grupos  de  endereços  estão  

estruturados  em  classes  –  Cada  classe  tem  uma  dimensão  

fixa  e  pre-­‐determinada  

•  Organização  classless  –  Grupos  de  endereços  não  estão  

estruturados  em  classes  –  Não  existe  uma  dimensão  fixa  para  

cada  grupo  de  endereços  

 

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços–  classes  de  endereços  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   13  

0

0   8   16   24   31  

Rede  (neSd)   Sistema  Terminal  (hosSd)  Class  A  

1 0 neSd   hosSd  Class  B  

1 1 0 neSd   hosSd  Class  C  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  –  caracterização  das  classes  

 

 

 

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Classe   ID  class   #  bits  do  prefixo  

#  max  de  subnets  

#  bits  do  sufixo  

#  max  de  hosts  

A   0  (bit  31)   7   27=128   24   224=16  777  216

B   10  (bits  31  e  30)   14   214=16  384 16   216=65  536 C   110  (bits  31-­‐29)   21   221=2  097  152 8   28=256  

0

0   8   16   24   31  

Rede  (neSd)   Sistema  Terminal  (hosSd)  Class  A  

1 0 neSd   hosSd  Class  B  

1 1 0 neSd   hosSd  Class  C  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços–  gamas  de  endereços  

 

 

 

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0

0   8   16   24   31  

Rede  (neSd)   Sistema  Terminal  (hosSd)  Class  A  

1 0 neSd   hosSd  Class  B  

1 1 0 neSd   hosSd  Class  C  

Classe   ID  class   Gama  de    endereços  

Máscara    de  rede  

A   0  (bit  31)   1.0.0.0   127.255.255.255   255.0.0.0  

B   10  (bits  31  e  30)   128.0.0.0   191.255.255.255   255.255.0.0  

C   110  (bits  31-­‐29)   192.0.0.0   239.255.255.255   255.255.255.0  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  -­‐  gamas  de  endereços  

 

 

 

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0

0   8   16   24   31  

Rede  (neSd)   Sistema  Terminal  (hosSd)  Class  A  

1 0 neSd   hosSd  Class  B  

1 1 0 neSd   hosSd  Class  C  

Classe   Exemplo   Endereço  IP  &&  Máscara  de  rede  

A   neZd=8   10.2.3.8  &&  255.0.0.0  

B   neZd=16   146.193.32.4  &&  255.255.0.0  

C   neZd=24   222.3.88.1  &&  255.255.255.0  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  –  endereços  especiais  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   17  

neSd   hosSd   Classe  A   Classe  B   Classe  C   ObjecSvo  neZd   zeros   10.0.0.0   146.193.0.0   222.3.88.0 IdenZfica  a  subrede  

zeros   hosZd   0.  2.3.8 0.0.  32.4   0.0.0.1 IdenZfica  um  host  na  subrede

zeros   zeros   0.0.0.0   Este  host  

uns   uns   255.255.255.255   Broadcast  -­‐  IdenZfica  todas  as  interfaces  

neZd   uns   10.255.255.255   146.193.255.255   222.3.88.255 Broadcast  directo  –  IdenZfica  todas  as  interfaces  da  rede  

127   zeros   127.0.0.1   Loopback  –  comunicação  com  o  host  local    

End.  de  loop  back:  usado  para  comunicação  entre  processos  –  faz  o  bypass  da  camada  de  ligação  lógica  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  -­‐  resumo  

 

 

 

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CIDR   hosSd   Máscara  de  rede   #  max  de  hosts   Observações  

/8   24   255.0.0.0   224=16  777  216   Classe  A  

/9   23   255.128.0.0   224=8  388  608  

..  

/16   16   255.255.0.0   216=65535   Classe  B  

/17   15   255.255.128.0   215=32768    

..  

/24   8   255.255.255.0   28=256   Class  C  

…  

/30   2   255.255.255.252   230=4   Ligações  ponto-­‐a-­‐ponto  

/31   1   255.255.255.254   231=2   Não  usado  

/32   0   255.255.255.255   232=1   Rota  para  host  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços–  desZnatário  da  comunicação  

•  Unicast  –  1  origem  –  1  desZno  –  IdenZfica  uma  interface  dum  

elemento  de  rede  •  Sistema  Terminal  •  Encaminhador  •  Outros  (interface  de  gestão)  

 

 

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços–  desZnatário  da  comunicação  

•  Unicast  –  1  origem  –  1  desZno  –  IdenZfica  uma  interface  dum  

elemento  de  rede  •  Sistema  Terminal  •  Encaminhador  •  Outros  (interface  de  gestão)  

•  MulScast  –  1  origem  –  múlZplos  desZnos  –  IdenZfica  um  grupo  de  interfaces  –  1110  nos  4  bits  mais  significaZvos  do  

endereço  IP  

 

 

 

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços–  desZnatário  da  comunicação  

•  Unicast  –  1  origem  –  1  desZno  –  IdenZfica  uma  interface  dum  

elemento  de  rede  •  Sistema  Terminal  •  Encaminhador  •  Outros  (interface  de  gestão)  

•  MulScast  –  1  origem  –  múlZplos  desZnos  –  IdenZfica  um  grupo  de  interfaces  –  1110  nos  4  bits  mais  significaZvos  do  

endereço  IP  

•  Broadcast  –  1  origem  –  todos  os  desZnos  –  IdenZfica  todas  as  interfaces  –  Todos  os  bits  a  “1”  

 

 

 

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  –  Classless  Inter  Domain  Rou9ng  (CLIDR)  

•  Divisão  do  espaço  de  endereçamento  de  forma  ajustada  às  necessidades  

•  Não  existem  classes  

•  Evitar  o  esgotamento  do  espaço  de  endereços  IPv4    –  JÁ  aconteceu  L  !  

•  Normalização  –  RCF  1519  

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  –  representação  de  endereços  classless  

•  Representação  de  endereços  –  Representação  decimal  de  bytes,  separados  por  “.”.  –  neSd:  idenZficação  da  rede  –  hosSd:  idenZficação  do  sistema  terminal  –  Ex:  65.10.2.30    

•  Prefixo  –  Inteiro  que  define  o  número  de  bits  que  representam  a  rede  –  Ex:  /8:  8  bits  mais  significaZvos  representam  a  rede  –  Prefixo  análogo  à  mascara  de  rede  255.0.0.0  

•  Representação  –  65.10.2.30/8  

 

 

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  –  construção  dum  endereço  classless  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   24  

32  bits  

255   255   255   192  

1111  1111   1111  1111   1111  1111   11              00  0000  

6  bits  26  bits  

Prefixo    ou  IdenZficador  de  rede  

Sufixo    ou  IdenZficador  do  Sistema  Terminal  

32  bits  

128   10   2   30  

1000  0000   0000  1010   0000  0010   00            01  1110  

6  bits  26  bits  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Tipos  de  endereços  –  comparação  

•  Classful  Inter  Domain  RouSng  –  Definição  de  classes  de  

endereços  

–  Cada  classe  é  caracterizada  pela  dimensão  fixa  do  campo  neSd    

–  Classes  idenZficadas  por  bits  mais  significaZvos  do  campo  de  endereços  

•  Exemplo:  –  65.10.2.30  &&  255.0.0.0  

•  Classless  Inter  Domain  RouSng    –  Inexistência  de  classes    –  Dimensão  variável  do  campo  

neSd    

–  IdenZficação  da  dimensão  do  campo  neZd  feita  pelo  prefixo  de  rede  

•  Exemplo:  –  65.10.2.30/8  

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   25  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  

•  Definição  do  mapa  de  endereçamento  é  fundamental  na  organização  das  redes  

•  Ligações  na  mesma  subrede  parZlham  o  mesmo  neZd  

•  Sistemas  na  mesma  subrede  têm  hosZd  diferentes  

•  Reservar  endereços  especiais  para  certos  fins  

 

 

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CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  de  rede  básica  

•  ndereços  a  considerar  –  IdenZficação  da  rede:  –  Endereço  de  IP1  –  Endereço  de  GW  –  Broadcast  directo  

 Plano  de  endereços  –  net_id=30  –  host_id=4  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   27  

IP1=?    

GW=?  

Internet  

?  

sub-­‐rede  

?  Broadcast  direto  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  de  rede  básica  

•  Rede  –  net_id+(host_id=0)  –  Ex:  193.1.2.0/30  

 Plano  de  endereços  –  net_id=30  –  host_id=4  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   28  

IP1=?    

GW=?  

Internet  

193.1.2.0/30  

sub-­‐rede  

?  Broadcast  direto  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  de  rede  básica  

•  Broadcast  direto  –  net_id+(host_id=bits  a  1)  –  Ex:  193.1.2.3/30  

 Plano  de  endereços  –  net_id=30  –  host_id=4  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   29  

IP1=?    

GW=?  

Internet  

193.1.2.0/30  

sub-­‐rede  

193.1.2.3/30  Broadcast  direto  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  de  rede  básica  

•  Default  GW  –  Endereço  anterior  ao  

broadcast  directo  –  Ex:  193.1.2.2/30  

 Plano  de  endereços  –  net_id=30  –  host_id=4  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   30  

IP1=?    

GW=193.1.2.2/30  

Internet  

193.1.2.0/30  

sub-­‐rede  

Broadcast  direto  

193.1.2.3/30  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  de  rede  básica  

•  Sistema  terminal  –  Restante  endereço  –  Ex:  193.1.2.1/30  

 Plano  de  endereços  –  net_id=30  –  host_id=4  

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   31  

IP1=193.1.2.1    

GW=193.1.2.2/30  

Internet  

193.1.2.0/30  

sub-­‐rede  

193.1.2.3/30  Broadcast  direto  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  de  rede  básica  

•  Endereços  a  considerar  –  Rede:  193.1.2.0/30  –  IP1:  193.1.2.1/30  –  GW:  193.1.2.2/30  –  Broadcast  directo:193.1.2.3/30  

 

 

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   32  

32  bits  

193   1   2  

11000001   0000  0001   0000  0010   0000  00XX  

2  bits  

30  bits  

IP1=193.1.2.1    

GW=193.1.2.2/30  

Internet  

193.1.2.0/30  

sub-­‐rede  

Broadcast  direto  193.1.2.3/30  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  

•  Como  encontrar  as  redes?  –  IdenZficar  cada  interface  dum  

encaminhador,  host  –  Criar  ilhas  de  redes  isoladas  

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   33  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  

•  Como  encontrar  as  redes?  –  IdenZficar  cada  interface  dum  

encaminhador,  host  –  Criar  ilhas  de  redes  isoladas  

–  Atribuir  endereços  às  redes  

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   34  

223.1.1.0/24  

223.1.2.0/24   223.1.3.0/24  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  

•  Como  encontrar  as  redes?  –  IdenZficar  cada  interface  dum  

encaminhador,  host  –  Criar  ilhas  de  redes  isoladas  

–  Atribuir  endereços  às  redes  

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   35  

Sistema  interligado  consStuído  por  6  redes  

223.1.1.0/24  

223.1.2.0/24   223.1.3.0/24  

223.1.9.0/24   223.1.7.0/24  

223.1.8.0/24  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  -­‐  planeamento  

•  Como  encontrar  as  redes?  –  IdenZficar  cada  interface  dum  

encaminhador,  host  –  Criar  ilhas  de  redes  isoladas  –  Atribuir  endereços  às  redes  

–  Atribuir  endereços  aos  ST  de  cada  rede  

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   36  

Sistema  interligado  consStuído  por  6  redes  

223.1.1.1   223.1.1.3  223.1.1.2  

223.1.1.0/24  

223.1.2.0/24   223.1.3.0/24  

223.1.9.0/24   223.1.7.0/24  

223.1.8.0/24  

223.1.1.1   223.1.1.3  223.1.1.2  

223.1.1.0/24  

223.1.2.0/24   223.1.3.0/24  

223.1.9.0/24   223.1.7.0/24  

223.1.8.0/24  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  –  planeamento  

•  Como  encontrar  as  redes?  –  IdenZficar  cada  interface  dum  

encaminhador,  host  –  Criar  ilhas  de  redes  isoladas  –  Atribuir  endereços  às  redes  –  Atribuir  endereços  aos  ST  de  

cada  rede  

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   37  

Sistema  interligado  consStuído  por  6  redes  

223.1.2.2  223.1.2.1   223.1.3.2  223.1.3.1  

CAMADA  DE  REDE  –  endereçamento  IPv4  

Plano  de  endereçamento  –  planeamento  

•  Como  encontrar  as  redes?  –  IdenZficar  cada  interface  dum  

encaminhador,  host  –  Criar  ilhas  de  redes  isoladas  –  Atribuir  endereços  às  redes  –  Atribuir  endereços  aos  ST  de  

cada  rede  

 

 

2012/2013   IRC  -­‐  Introdução  às  Redes  de  Computadores  -­‐  LERC/LEE   38  

Default  GW:  encaminhador  usado  para  “sair”  da  rede  

223.1.1.1   223.1.1.3  223.1.1.2  

223.1.1.0/24  

223.1.2.0/24   223.1.3.0/24  

223.1.9.0/24   223.1.7.0/24  

223.1.8.0/24  

38  

223.1.2.2  223.1.2.1   223.1.3.2  223.1.3.1