MATA59 - Redes de Computadores I

Apresentação em tema: "MATA59 - Redes de Computadores I"— Transcrição da apresentação:

1 MATA59 - Redes de Computadores I
Universidade Federal da Bahia Instituto de Matemática Departamento de Ciência da Computação

2 CAMADA INTER-REDE PROTOCOLO IP

3 INTERNET DIGITAL IBM Outros

4 Características da Arquitetura Internet
Dividida em quatro camadas Desenvolvidas de acordo com as especificações do mercado Cresceu de acordo com a demanda do mercado Espaço de endereçamento Limitado Arquitetura Balanceada Interconectividade Universal

5 Camadas da Internet Camada de Aplicação
Camada de Transporte ( Serviços ) Camada de Inter-Rede Camada Host/Rede

6 Protocolo IP

7 Características do IP Sistema de entrega fim-a-fim É um protocolo
Não orientados à conexão Sem controle de erros e sem reconhecimento Isso significa que o protocolo IP não executa: Controle de erros sobre os dados da aplicação Controle de fluxo Sequenciamento de dados Entrega ordenada

8 Características do IP Serviço de entrega: Best-effort
Os pacotes não são descartados sumariamente, o protocolo torna-se não confiável somente quando há exaustão de recursos Datagrama de tamanho variável IPv4: tamanho máximo 64 Kbytes Provê envio e recebimento Erros: ICMP

9 Notação Decimal Pontuada
Endereçamento Notação Decimal Pontuada 32 bits

10 O protocolo IP é responsável pelo endereçamento a nível de rede.
Os endereços IP possuem 3 campos, num total de 32 bits. Classe NetID Host ID

11 O campo classe determina como devem ser interpretados os outros campos
O campo classe determina como devem ser interpretados os outros campos. As classes mais usadas são as classes A, B e C. 8 16 24 31 A Net ID Host ID B 10 Net ID Host ID C 110 Net ID Host ID D 1110 Multcast ID E 11110 Reservado para novas implementações

12 O campo Net ID identifica o endereço da rede.
Este endereço é único para cada sub-rede ligada à rede principal. O campo Host ID identifica a estação da rede. Este endereço deve ser único dentro de uma mesma sub-rede.

13 CLASSE MENOR ENDEREÇO MAIOR ENDEREÇO A B C D E

14 =====================
MÁSCARA DE REDE Serve para “extrair” a identificação de rede de um endereço IP através de uma operação simples de AND binário. Endereço IP: AND Máscara de rede: ===================== Endereço de rede:

15 =====================
MÁSCARA DE REDE Para obter o endereço de máquina faz-se uma operação binária AND com o complemento da máscara de rede. Endereço IP: AND NOT Máscara de rede: ===================== Endereço de Máquina:

16 Desvantagens do Endereçamento IP
Quantidade máxima de endereçamento Pouco para a perspectiva de crescimento. Limitações das classes (Expansão da Rede)

17 Network Information Center(NIC)
Orgão responsável pela manutenção de endereços IP.

18 Interface IP e Físico O protocolo IP trata apenas do endereçamento a nível de rede. O endereçamento a nível de enlace depende do protocolo e arquitetura adotados.

19 Mapeamento de Endereços
Mapeamento Direto (campo HOST ID) Tabelas para resolução de endereços: mais simples, porém nem sempre aplicáveis Protocolos para resolução de endereços: ARP ( Address Resolution Protocol ): estação tem o endereço IP, mas não tem o endereço físico. RARP ( Reverse Address Resolution Protocol) : estação tem o endereço físico, mas não tem o endereço IP.

20 DHCP Admite três métodos de endereçamento
Alocação automática: Servidor DHCP atribui endereço permanente ao cliente, quanto este se conecta à rede pela primeira vez. Alocação manual: Servidor DHCP atribui endereço específico pré-determinado a um cliente específico. Alocação dinâmica: O cliente “arrenda” ou “loca” um endereço IP

21 Datagramas Formato do Datagrama IP
versão tam tipo de serviço * comprimento total identificação flags * offset de fragmento tempo de vida protocolo checksum do cabeçalho endereço de origem endereço de destino opções * padding dados

22 Datagramas O campo tipo de serviço determina a forma como o datagrama deveria ser tratado. Seus 8 bits são divididos em: Precedence (3 bits): Varia desde de precedência normal (0) até controle de rede (7) Bit D: Mínimo atraso Bit T: Alto “throughput” Bit R: Alta confiabilidade Bits 6 e 7: Não utilizados

23 Datagramas O campo Flags é utilizado na fragmentação e remontagem dos datagramas. Seus 3 bits indicam: Se o datagrama pode ser fragmentado Se o fragmento pertenceu ao meio do datagrama original Se o fragmento é o último fragmento do datagrama original

24 Datagramas O campo Opções não é obrigatório, mas quando ele existe o seu primeiro byte indica o código da opção e os outros variam de acordo com a opção escolhida.

25 Datagramas O código da opção é dividido em:
Copy(1 bit): Copiar para todos os fragmentos, ou somente para o primeiro Class(2 bits): Indica a classe da opção * Number(5 bits): Número da opção desejada *

26 Datagramas Classes de Opções

27 Exemplos de Opções da Classe 0
Datagramas Exemplos de Opções da Classe 0

28 Fragmentação & Remontagem
Origem N. 7 N. 4 N. 3 N. 2 N. 1 Destino

29 Host A Ethernet (1500) Roteador 1 Rede X.25 (128) Roteador 2 Ethernet (1500) Host B

30 . . . Header IP Dados (tamanho 1400 bytes) Header IP Offset 0

31 Desvantagens da Fragmentação
Datagramas Desvantagens da Fragmentação Subutilização de redes com frames maiores Maior possibilidade para descarte do datagrama fragmentado

32 Roteamento O roteamento dos datagramas pode ser feito de duas formas:
Direta: Dentro da mesma rede física Indireta: Para outra rede física

33 Roteador 1 Host B Host A Roteador 2 Host C

34 Roteamento Tabelas de Roteamento

35 Roteamento na Internet
Elementos que participam do roteamento na Internet: “Core Gateways” “Noncore Gateways” Algoritmos de roteamento (Vector Distance, Shortest Path First - SPF) Protocolos para manutenção (GGP, EGP, IGP)

36 Protocolos de Roteamento
Sistema Autônomos Tipos de gateaways e seus protocolos Core Gateways GGP Interior Gateways IGP Exterior Gateways EGP (BGP) Sistema Core INOC (Internet Network Operations Center)

37 Limites de um Sistema Autônomo
Como determinar os limites de um sistema autônomo? Conhecimento da topologia Conhecimento do protocolo Conhecimento do Delay e do Overhead Gerenciamento de tráfego Políticas administrativas

38 Limites de um Sistema Autônomo
Sistema Autônomo (SA) conjunto de roteadores sob uma mesma política de roteamento e mesma administração. um dos roteadores é escolhido como o roteador que comunica-se com outros roteadores na Internet e é capaz de enviar rotas corretas aos demais. o SA possui identificação

39 Protocolos de Roteamento
Sistema Core INOC CG CG SA 1 SA 2 G 1 G 2 G 3 G 4

40 PROTOCOLO GGP Gateway to Gateway Protocol
Utilizado somente pelos Core Gateways Utilização do algoritmo SPF

41 Protocolo GGP Tipo das Mensagens Atualização de Tabela GGP
Confirmação GGP Teste de Comunicação de Gateway

42 Protocolos IGP Interior Gateway Protocol
Utilizado somente por Interior Gateways Substitui a atualização manual de tabelas Composta de três protocolos: RIP (Routing Information Protocol) Hello Protocol OSPF (Open Shortest Path First)

43 Protocolos IGP (RIP) Existência de dois grupos
Ativos (geralmente Roteadores) Passivos (geralmente estações) Utilização do algoritmo de vector-distance com unidade métrica em hops Limite de 16 hops Atualização em, no máximo, 180 seg. Utilizada por SA pequenos

44 Protocolos IGP (RIP) Tabela de Roteamento: Endereço -> IP da rede;
Roteador -> Próximo roteador da rota de destino; Interface -> O enlace utilizado para alcançar o próximo roteador da rota de destino; Métrica -> Número indicando a distância da rota (0 a 15), sendo uma rota com métrica 16 considerada uma rota infinita; Tempo -> Quando a rota foi atualizada pela última vez;

45 Router1 envia para Router2 Router1 envia para Router3
RIP - Exemplo C D A Router 1 Router 2 Router 3 Tabela de Roteamento Tabela de Roteamento B Destino Gateway Métrica C Router Destino Gateway Métrica D Router Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica A Router B Router Tabela de Roteamento Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica C Router A Router B Router Destino Gateway Métrica D Router C Router A Router B Router Router1 envia para Router2 <A, 0> <B, 0> Router1 envia para Router3

46 RIP - Problemas Não tem controle de “idade” das mensagens
Mensagens “velhas” podem ser processadas após mensagens “novas” Inconsistência nas tabelas de roteamento Problemas de laços na divulgação das rotas Limitação de número de roteadores intermediários Métrica = 16, indica rota inalcançável

47 RIP - Melhorias Técnicas de resolução de problemas: Partição do SA
Retenção da Informação de divulgação para evitar precipitação Não divulga novas rotas para o roteador que enviou a mensagem que serviu de base para as novas rotas

48 Protocolos IGP (Hello)
Funcionamento idêntico ao RIP Unidade métrica é o Tempo de Retardo Aproveita características da rede : velocidade troughtput congestionamento ou não de link’s

49 Protocolos IGP (OSPF) Troca de Informações com vizinhos periodicamente
Escolha de um Roteador Mestre Utilização do algoritmo de Roteamento SPF (métricas físicas, retardo, etc.) Suporta Balanceamento de carga e tunelamento Utilizada por SA de grande porte Caminhando para ser padrão entre SA´s

50 Protocolos IGP (OSPF) Tipos de mensagens: Hello: Descobrir vizinhos
Database description: Divulga atualizações Link Status Request: Solicita informações Link Status Update: Fornece custos aos vizinhos Link Status acknowledgment: Confirma atualização do estado do enlace

51 Comparação entre protocolos:
O RIP, apesar de sua facilidade de configuração, é recomendado apenas para pequenas redes ( 40 ou 50 nós ). RIP é implementado pela grande maioria de roteadores e sistemas operacionais. O OSPF é complicado de configurar mas, possui vantagens como: organização hierárquica, protocolo seguro quanto a ataques de informações de roteamento, redução de overhead, convergência de roats mais rápida e maior tolerância a falhas. O OSPF é ideal para ambientes mais complexos ou com previsão de crescimento.

52 Protocolo EGP - BGP Exterior Gateway Protocol
Usado por Exterior Gateways Vizinhos Basicamente consiste em troca de tabelas de roteamento Não utiliza um algoritmo padrão Permite que um ou mais SA sejam utilizados como intermediários do tráfego

53 Protocolo EGP - BGP É um protocolo do tipo “pooling” Gateways Vizinhos
Três tipos básicos de mensagem: Aquisição de Vizinho Determinação da Disponibilidade do Vizinho Determinação do Alcance do Vizinho

54 Protocolo EGP - BGP Mensagem de Determinação da Disponibilidade do Vizinho Hello I heard You Gateway going down Gateway going down acknowledgment

55 Protocolo EGP - BGP Mensagem de Determinação de Alcance de um Vizinho
NR POLL NR MESSAGE lista de todas as redes para as quais G é o melhor gateway de saída lista de todos os vizinhos de G que estão disponíveis

56 ICMP (Internet Control Message Protocol)
Protocolo IP Serviço não orientado a conexão Técnica de Comutação de Mensagens Sem conexão entre Origem e Destino IP fornece um Serviço Não Confiável Não reporta possíveis erros com seu datagrama

57 ICMP Utilizado para enviar mensagens de erro e de controle
Protocolo de Nível 3 Encapsulado em um datagrama IP Recebe o mesmo tratamento de um Datagrama IP Header ICMP Mensagem ICMP Header IP ICMP

58 ICMP Protocolo para reporte de erros e mensagens de controle
Somente informa à fonte sobre determinada ocorrência de erro Fonte terá que retransmitir o datagrama ou identificar o motivo do problema

59 ICMP Formato do Header Type identifica a função da mensagem ICMP: Echo, Timeout, Descarte, etc. Code: Especificação do tipo de mensagem: Rede inválida, Host inválido, falha de rota, etc. TYPE CODE CHECKSUM

60 ICMP Principais funções das mensagens ICMP
Checagem da Capacidade de Alcance a um destino Destino Inatingível Congestionamento de Rede Mudança de Rota Tempo excedido para um datagrama Problemas com algum parâmetro do Datagrama Solicitação do Tempo Corrente de outra máquina