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

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

2 Rede de Computadores CAMADA INTER-REDE PROTOCOLO IP

3 Rede de ComputadoresIBM DIGITAL Outros INTERNET

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

6 Rede de Computadores Protocolo IP

7 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 9 Notação Decimal Pontuada 32 bits Endereçamento

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

11 Rede de Computadores 11 O campo classe determina como devem ser interpretados os outros campos. As classes mais usadas são as classes A, B e C. A 0 B10 C110 D1110 E Net ID Host ID Multcast ID Reservado para novas implementações

12 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 13 CLASSEMENOR ENDEREÇO MAIOR ENDEREÇO A B C D E

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

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

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

20 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 21 DatagramasDatagramas 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 Formato do Datagrama IP

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

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

24 Rede de Computadores 24 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. 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. DatagramasDatagramas

25 Rede de Computadores 25 O código da opção é dividido em: O código da opção é dividido em: u Copy(1 bit): Copiar para todos os fragmentos, ou somente para o primeiro uClass(2 bits): Indica a classe da opção * uNumber(5 bits): Número da opção desejada * DatagramasDatagramas

26 Rede de Computadores 26 Classes de Opções DatagramasDatagramas

27 Rede de Computadores 27 Exemplos de Opções da Classe 0 DatagramasDatagramas

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

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

30 Rede de Computadores 30 Header IP Dados (tamanho 1400 bytes) Header IP Offset 0 Dados (tamanho 100 bytes) Header IP Offset 100 Dados (tamanho 100 bytes) Header IP Offset 200 Dados (tamanho 100 bytes)

31 Rede de Computadores 31 Desvantagens da Fragmentação u Subutilização de redes com frames maiores u Maior possibilidade para descarte do datagrama fragmentado DatagramasDatagramas

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

33 Rede de Computadores 33 Host A Host B Host C Roteador Roteador

34 Rede de Computadores 34 Tabelas de Roteamento Roteamento

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

36 Rede de Computadores 36 Protocolos de Roteamento Sistema Autônomos Tipos de gateaways e seus protocolos –Core GatewaysGGP –Interior GatewaysIGP –Exterior GatewaysEGP (BGP) Sistema Core –INOC (Internet Network Operations Center)

37 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 39 Protocolos de Roteamento INOC Sistema Core CGCG SA 1 SA 2 G 1 G 2 G 3 G 4

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

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

42 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 45 D RIP - Exemplo Router 1Router 2Router 3 ABC Router1 envia para Router2 Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica A Router1 0 B Router Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica C Router Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica D Router Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica C Router2 0 A Router1 1 B Router1 1 Router1 envia para Router3 Tabela de Roteamento Destino Gateway Métrica D Router3 0 C Router2 1 A Router2 2 B Router2 2

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

55 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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 Rede de Computadores 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. TYPECODECHECKSUM

60 Rede de Computadores 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


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