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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006) Tecnologias Ethernet e IP Prof. Edgard Jamhour URL:

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2 Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006) Tecnologias Ethernet e IP Prof. Edgard Jamhour URL:

3 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Módulo 1 I) Introdução ao Ethernet II) Aquitetura IP III) Integração de Ethernet e IP IV) Modelo em Camadas TCP/IP

4 Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006) I – Introdução ao Ethernet

5 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Evolução do Ethernet – Xerox Corporation –Robert Metcalfe –Artigo: Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks –3 Mbps –CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 1980 – Xerox, Digital, Intel –Robert Metcalfe fundou a 3Com –Ethernet I: não mais usado –Ethernet II: formato DIX (DEC, Intel, Xerox) –Padrão proposto em 10 Mbps 1985 –ANSI/IEEE –Formato do quadro: IEEE LLC

6 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT QUADROS ETHERNET II O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. DA SA DADOS FCS FECHO CABEÇALHO ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO (6 bytes) ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM (6 bytes) Length/ Type 46 – 1500 bytes TIPO ou TAMANHO (2 bytes) FRAME CHECK SEQUENCE (4 bytes)

7 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

8 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Comunicação no Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física protocolo aplicação protocolo apresentação protocolo sessão protocolo transporte protocolo rede protocolo enlace protocolo da camada física

9 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física Camadas do Modelo OSI Gateway de Aplicação Router Ponte, Switch Hub, Repetidor Ethernet, PPP, HDLC IP, IPX, OSPF TCP, SPX, NetBEUI HTTP, FTP,, DNS, DHCP, etc bit quadro pacote segmento JPEG, MPEG, etc RPC, NFS, SQL, etc

10 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Padrões IEEE A camada de enlace é dividida em 2 sub- camadas –Camada LLC: Logical Link Control –Camada MAC: Medium Access Control Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física Physical (PHY) Media Access (MAC) Logical Link Control (LLC) IEEE IEEE 802.2

11 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Quadro Ethernet Os quadros Ethernet incluem informações de preâmbulo utilizados para sincronização e delimitação dos quadros.

12 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Tipos de Quadros Ethernet A máxima unidade transportável em quadros Ethernet (MTU) é 1500 bytes. Dois tipos de quadros Ethernet são utilizados. –Formato DIX: Utiliza o campo Type –Formato IEEE 802.x LLC: Utiliza o campo Length Valores até 1500: –O quadro é do tipo IEEE 802.x, e o significado do campo é Tamanho Valores acima de 1500 –O quadro é do tipo Ethernet II, e o significado do campo é Tipo –Exemplos: 0x0806 ARP, 0x0800 IP

13 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT A camada LLC A camada LLC introduz um nível adicional de endereçamento, permitindo a multiplexagem de vários protocolos sobre a camada MAC. O cabeçalho LLC pode ser seguido do cabeçalho SNAP (Subnetwork Access Protocol) que inclui um campo com a mesma função que o Ethertype do formado DIX. IEEE Organizationally Unique Identifier

14 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Endereço MAC O padrão IEEE 802 define 2 formas de endereçamento MAC –endereços administrados localmente Quem instala a placa de rede. –endereços universais OUI (Organizationally Unique Identifier) OUINúmero de Série Exemplos de OUI: XEROX a CISCO C

15 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Endereços MAC Endereços MAC podem ser individuais ou em grupo. Endereços de grupo podem ser –broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF) ou mulitcast (e.g E-XX-XX-XX)

16 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Multicast para Protocolos Padronizados The following 48-Bit Universal Address Block has been allocated for use by standard protocols: 0X-80-C to 0X-80-C2-FF-FF-FF –X = 0 (unicast) –X = 1 (grupo) IEEE 802.1D MAC Bridge Filtered MAC Group Addresses: –01-80-C to C F; –Não encaminhados por bridges IEEE 802.1D. Standard MAC Group Addresses: –01-80-C to C2-FF-FF-FF; –Encaminhados por bridges IEEE 802.1D.

17 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Princípio do Ethernet A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico. A B C BADADOS quadro FCS

18 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Recepção: Filtragem de Endereços MAC ENLACE/FÍSICA REDE IP MAC D = PLACA DE REDE LOCAL MAC D = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF) MAC D = MULTICAST (01.5E …) MAC D MAC O DADOSFCS INTERRUPÇÃO

19 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Transmissão: CSMA/CD Meio Livre ? Iniciar Transmissão S Houve Colisão ? Continuar até atingir o tamanho mínimo N Aguarda o meio ficar livre Informa Sucesso para Camadas Superiores Espera um tempo aleatório Número de Tentativas Esgotado ? Informa Falha para Camadas Superiores S N S N

20 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ETHERNET NÃO COMUTADA Tempo para acesso a rede aumenta com o número de terminais. A B C ESCUTANDO quadros na fila de espera

21 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ETHERNET NÃO COMUTADA Taxa de ocupação máxima diminui com a distância entre os terminais O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede. A B A TRANSMITE B TRANSMITEB RECEBE tempo para o sinal ir de A para B A RECEBE T

22 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Exemplo Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: –Tempo para transmitir um quadro T = s Velocidade de propagação no meio: Km/s –Tempo de propagação: t = s para 200 m –Tempo de propagação: t= para 2 Km L AB eficiência = T/(T+t) 91% eficiência 200m = 91% 50% eficiência 2Km = 50% 9,1% eficiência 100Mbits e 2Km = 9,1% HALF-DUPLEX

23 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ETHERNET NÃO COMPUTADA Existe possibilidade de colisão A A C A TRANSMITE C TRANSMITE RECEBIDO DE A RECEBIDO DE C COLISÃO DETECTADA POR A BC COLISÃO DETECTADA POR C

24 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Exemplo eficiencia = 1/(1 + 6,44t/T) –t: tempo de propagação L = 200m então t=1 10-6s –T: tempo para transmitir o quadro T = s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s) L AB 60,8 % eficiencia L=200m = 60,8 % 13,4% eficiencia L=2Km = 13,4% 1,52 % eficiencia L=2Km e 100Mbits/s = 1,52 % HALF-DUPLEX

25 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT LIMITAÇÕES DAS LANS NÃO COMUTADAS O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO –Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o desempenho da rede diminui na medida em que muitos computadores são colocados no mesmo barramento. A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É LIMITADA –Para evitar colisões, os computadores escutam o barramento antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver desocupado. –Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado de colapso e baixo desempenho.

26 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT HUBS Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. HUB CA CACA A BC

27 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Repetidor: BIT amplitude distância fibra cobre repetidor

28 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Hub: Bit Hub

29 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Operação Half-Duplex O tamanho mínimo do quadro está relacionado com o máximo diâmetro de colisão. O quadro deve ser suficientemente grande para que a colisão seja detectada pelo transmissor antes que a transmissão termine. Isso impõe limitações ao tamanho mínimo de um quadro ou a máxima distância de operação. Parameter10 Mbps100 Mbps1000 Mbps Minimum frame size64 bytes 520 bytes 1 (with extension field added) Maximum collision diameter, DTE to DTE 100 meters UTP 412 meters fiber 100 meters UTP 316 meters fiber Maximum collision diameter with repeaters 2500 meters205 meters200 meters Maximum number of repeaters in network path 521

30 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ETHERNET COMUTADA: SWITCH Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. ABC SWITCH 123 CA PORTACOMPUTADOR 1A AC AC CA CA 3C

31 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT SWITCH Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local analisando os endereços físicos. Permitem também interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes. ABC SWITCH HUB DEF HUB G

32 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Operação em Full-Duplex O modo de operação em full-duplex é bem mais simplex que a operação half-duplex, pois não existe necessidade de controlar o compartilhamento do meio. O quadros podem ser transmitidos em um fluxo contínuo, mas há necessidade de respeitar-se um intervalo mínimo entre frames (IFG – InterFrame Gap). A operação full-duplex inclui a implementação do controle de congestionamento por hardware. Flow Control

33 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Autonegociação Selection LevelOperational ModeMaximum Total Data Transfer Rate (Mbps) Base-T full-duplex Base-T half-duplex Base-T2 full-duplex Base-TX full-duplex Base-T2 half-duplex Base-T4 half-duplex Base-TX half-duplex Base-T full-duplex20 110Base-T half-duplex10 A auto-negociação ocorre na inicialização do link: –O nó envia uma mensagem de anuncio, com sua versão de Ethernet e capacidades opcionais. –Reconhece o recebimento dos modos operacionais compartilhados pelas NICs –Rejeita os modos operacionais que não são compartilhados –Configura sua NIC com o maior modo operacional que ambas as placas podem suportar.

34 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Prática - 1 Comandos Básicos –show interfaces –show interfaces interface-id –show mac address table dynamic –show mac address table aging-time Verifique: –Mecanismo de aprendizagem do switch –Atualização da tabela MAC em caso de reconfiguração (troca de cabos)

35 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Prática - 2 Verificar tabela MAC nos Switches SWITCH SWITCHSWITCH AB CD

36 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Prática – 3 Verificar tabela MAC nos Switches SWITCH SWITCHSWITCH AB CD

37 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Prática – 4 Verificar tabela MAC nos Switches SWITCH SWITCHSWITCH AB CD

38 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT BroadCast e Multicast Ethernet Por default, quadros transmitidos com endereços de destino multicast desconhecidos ou endereços broadcast são encaminhados para todas as portas do switch. ABC SWITCH 123 F A PORTACOMPUTADOR F A F A

39 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT LANS Virtuais SEGMENTO = Domínio de Colisão –Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico. VLAN = Domínio de Broadcast –O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas através de um roteador. A SWITCH B C D FF.FF.FF.FF.FF.FF E A,B,C: VLAN 1 D,E: VLAN 2

40 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Interligação de Switches SWITCH A B C D E VLAN 1,2,3 VLAN 1 VLAN 2 VLAN 3 VLAN 2 TRUNK ACCESS Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs IEEE 802.1Q Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN IEEE 802.3

41 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Modos das Portas de Switch As portas de um switch pode trabalhar em dois modos: –Modo Access Cada porta do switch pertence a uma única VLAN. Quadros Ethernet: Formato Normal. –Modo Trunk O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link físico. Usualmente interconectam switches. Quadros Ethernet: formato especial (VLAN). Apenas computadores com placas especiais podem se conectar a essas portas.

42 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Protocolos Trunk Os quadros nas interfaces Trunk são formatados em quadros especiais para identificar a quais LANs eles pertencem. O IEEE 802.1Q é um protocolo para interface Trunk. DESTINOORIGEM CFIDadosCRC 6 Bytes Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access. TYPE 2 Bytes PRIO 3 Bits VLAN ID 1 Bit12 Bits PRIO: IEEE P CFI: Canonical Format Indicator 0 em redes Ethernet TYPE 2 Bytes 0x8100

43 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Configuração das Portas do Switch 1) Entrar em modo terminal: –configure terminal 2) Selecionar uma interface –interface Gi1/0/1 ou interface Fa0/1 –interface range Gi1/0/1 – 10 3) Executar comando de configuração: –speed auto –duplex auto –flowcontrol receive on –mdix auto 4) Sair do modo terminal –end 5) Mostrar configuração –show interfaces

44 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Auto-MDIX Auto-MDIX: Automatic Medium-Dependent Crossover switchhost Cabo paralelo (straight through) switch Cabo cruzado (crossovet) switch Cabo paralelo (straight through) roteador

45 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Prática - 5 Divida cada um dos switches em 3 VLANS: –VERMELHO –VERDE –AZUL Utilizando o Ethereal verifique: –Como o tráfego broadcast se propaga entre as VLANs –Como o tráfego unicast se propaga entre as VLANs

46 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Comandos para VLANs Criação de VLANs –configure terminal –vlan 20 –name test20 –end Adição de portas as VLANs –configure terminal –interface G1/0/1 –switchport mode access –switchport access vlan 2 –end Verificar configuração atual –show VLAN brief

47 Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006) II – Arquitetura IP

48 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT WAN – Interligação de Redes LAN A interconexão de LANs (ou VLANs) é feita através de roteadores. A rede resultante denomina-se WAN (Wide Area Network) roteador (V)LAN (V)LAN (V)LAN Ponto-a-Ponto full-duplex switch internet

49 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Roteamento na WAN ID de circuito Destinatário final Por circuito Por pacote

50 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ROTEADORES Os roteadores são dispositivos responsáveis por rotear os pacotes através da rede. Cada roteador possui apenas uma visão local da rota, isto é, ele decide apenas para qual de suas portas enviar o pacote. ROTEADOR ? PACOTE PORTA

51 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT QUADRO E PACOTE Os pacotes são transportados no interior dos quadros. CRC DADOSDESTINOORIGEMDESTINOORIGEM PACOTE QUADRO ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede ENDEREÇO DE REDE

52 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT QUADRO E PACOTE x x REDE LOCAL ETHERNET ENLACE PONTO-A-PONTO REDE LOCAL TOKEN-RING O PACOTE É SEMPRE O MESMO O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO

53 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Endereçamento IP INTERNET = WAN IP

54 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Endereços IP Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST Endereço IP de 32 bits REDE internet REDE hosts com o mesmo identificador de rede. hosts com identificadores derede distintos. host Máscara de Subrede de 32 bits id redeid host

55 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Notação Decimal Pontuada

56 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Máscara de Subrede Interpretação: –Bit 1: Identificador de rede –Bit 0: Identificador de host Exemplo: – = –b b b b = –/ / / / /

57 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Classe IP A B C 16 milhões 65 mil / / /24

58 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS IP HOSTS NA MESMA REDE LOCAL –DEVEM TER O MESMO ID DE REDE HOSTS COM ID DE REDE DIFERENTE –DEVEM SER LIGADOS ATRAVÉS DE ROTEADORES.

59 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Exemplo computadores50 computadores... REDE 1 REDE 2 50 computadores... REDE

60 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Divisão dos IPs REDE 1: ENDEREÇO DE BASE: /25 MÁCARA: [256] b [256] b [128] b [64] = REDE 2: ENDEREÇO DE BASE: /26 MÁCARA: REDE 3: ENDEREÇO DE BASE: /26 MÁCARA:

61 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT... REDE /25 (100 hosts) / / / / / / / /26 REDE /26 (50 hosts) REDE /26 (50 hosts)

62 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Endereços IP especiais Não podem ser atribuídos a nenhuma estação: – : Endereço de Loopack – : Endereço de Inicialização (DHCP) –Primeiro endereço de um bloco de sub-rede Identificador da rede e.g /24 –Último endereço de um bloco de sub-rede Broadcast para o bloco e.g /24

63 Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006) III – Integração Ethernet e IP

64 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Mapeamento de Endereços IP e MAC O endereços IP são endereços lógicos. Os endereços MAC são endereços físicos associados a uma interface Ethernet MAC ( B3) IP ( ) NIC Endereços de 48 bits (6 bytes)

65 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Relação entre IP e MAC Estação A NIC endereço físico MAC A endereço IP A Estação B endereço IP B endereçofísico MAC B B A IP A B Dados datagrama quadro NIC

66 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Address Resolution Protocol - ARP O ARP é um protocolo que efetua a conversão de endereços IP para MAC. –As mensagens são passadas para a camada de rede especificando o destinatário através do endereço IP. –O protocolo ARP precisa determinar o endereço MAC do destinatário para passa a camada de enlace de dados. MAC de Destino MAC de Origem DadoECC IP ORIGEMIP DESTINODado Rede Enlace de Dados LLC +MAC Tipo

67 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ARP A B C ARPREQUESTARPREPLY qual o MAC do IP ?o MAC do IP é C ?

68 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT ARP O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os datagramas enviados na ARP Cache. –Se ele for encontrado, o endereço MAC é copiado da cache. –Se não, um pacote ARP Request é enviado em broadcast para subrede. Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve o endereço para o roteador ao invés do destinatário final. ARP Cache endereço IPendereço MACtipo B3dinâmico cadinâmico

69 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT O ARP só funciona na rede local

70 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Detecção de Endereços IP Duplicados Quando o endereço IP de uma maquina é configurado, ela envia uma mensagem ARP perguntando o MAC desse IP. Se alguém responder, então o endereço já existe. ARPREQUEST IP Source: MAC Source: B-28-BA-DB IP Destination: MAC Destination: ? Detecção de endereço duplicado

71 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Roteamento

72 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Roteamento Comunicação intra-rede –Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do computador de destino. Comunicação inter-redes –O endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador ligado a mesma rede física que a estação transmissora. IP TRANSMISSOR IP DESTINATARIO DADOSMAC TRANSMISSOR MAC DESTINATARIO IP TRANSMISSOR IP DESTINATARIO DADOSMAC TRANSMISSOR MAC ROTEADOR INTRA-REDE INTER-REDES

73 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Comunicação Inter-Redes IP A IP D IP B IP C A B D B A C IP A IP D D C IP A IP D

74 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Exemplo emissor roteador rede rede receptor rede IP: endereçofísico: A IP: endereçofísico: B IP: endereçofísico: C IP: endereçofísico: D IP: endereçofísico: E IP: endereçofísico: F quadro primeirosalto: IPorigem: IPdestino: endereçofísico deorigem:A endereçofísico dedestino:B segundosalto: IPorigem: IPdestino: endereçofísico deorigem:C endereçofísico dedestino:D quadro terceirosalto: IPorigem: IPdestino: endereçofísico deorigem:E endereçofísico dedestino:F quadro

75 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Roteamento entre VLANs O roteamento entre VLANs é uma funcionalidade disponível em switches de camada 3. Routed port SVI

76 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Configurações de Roteamento Os switches disponibilizam 2 tipos de interface para fazer roteamento: –SVI (Switch Virtual Interface) Utilizado para roteamento interno Comando: –interface vlan vlaid Não está associado a uma porta física –Routed Port Utilizado para roteamento externo Porta física configurada em layer 3 Comando: –no switchport

77 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Configuração Route Port –configure terminal –interface interface-id –no switchport –ip address ip-address subnet-mask ou no ip address –no shutdown –end –show interface interface-id –show ip interface interface-id SVI –configure terminal –interface vlan-id ou no interface vlan-id –ip address ip-address subnet-mask –end

78 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Roteamento O roteamento não é habilitado por default: –configure terminal –ip routing –router rip –end show ip arp

79 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Pratica Fa0/1-8 Vlan 1 Fa0/9- 16 Vlan 2 Fa0/1-8Fa0/9- 16 Vlan 2 Fa0/ / / / / / /24 VLAN 1: svi VLAN 2: svi

80 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Tabela de Roteamento ENDEREÇO DE BASE PROPRIEDADE: O resultado de um E-BINARIO de qualquer endereço da rede com a máscara resulta sempre no endereço de base / /24 CustoGatewayInterfaceRede Destino /24 = POR ONDE o pacote é enviado PARA ONDE o pacote é enviado

81 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Sequência de Análise da Rota 1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA –ROTA MAIS ESPECÍFICA: ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA 2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO 3) ORDEM DAS ROTAS NA TABELA CustoInterfaceGatewayMáscara Endereço de rede

82 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Fragmentação IP e MTU Ethernet Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede IP. Os datagramas são transportados no campo de dados do quadros da camada de enlace de dados, num processo conhecido como encapsulamento.

83 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Fragmentação de datagramas O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao tamanho máximo de um datagrama. Por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros.

84 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Formato de um datagrama O formato de um datagrama é mostrado abaixo:

85 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Prática Utilizando o comando ping do Windows e o Ethereal verifique o processo de fragmentação do IP sobre o Ethernet. ping –l tamanho_mensagem_bytes ip_destino –t Analise: –Ponto de fragmentação –Identificadores de Fragmento

86 Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006) IV – Modelo em Camadas TCP/IP

87 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Camada de Transporte TRANSPORTE REDE ENLACE/FÍSICA MAC IP PORTA APLICAÇÃO Processo TRANSPORTE REDE ENLACE/FÍSICA MAC IP PORTA APLICAÇÃO Processo IP TRANSPORTE REDE

88 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT PORTAS Exemplo: Protocolo TCP/IP –Portas são números inteiros de 16 bits –Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority) PORTAS RESERVADAS PARA SERVIDORES PADRONIZADOS PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS

89 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Protocolo do nível de transporte Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços numa mesma estação, permitindo que várias aplicações executadas no mesmo computador possam enviar e receber datagramas independentemente.

90 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Protocolo TCP Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação confiável e orientado a conexão sobre a camada de rede IP. O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é um protocolo orientado a conexão destinado a construir comunicações ponto a ponto confiáveis. O protocolo TCP utiliza um nível de endereçamento complementar aos endereços IP, que permite distinguir vários endereços de transporte numa mesma estação. Os endereços de transporte são números inteiros de 16 bits denominados portas.

91 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Endereçamento por Portas

92 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Transmissão Por Fluxo O protocolo TCP é implementado no sistema operacional. Ele oferce aos desenvolvedores a possibilidade de escrever aplicações que transmitem e recebem bytes num fluxo contínuo, sem se preocupar com a fragmentação dos dados em pacotes. aplicação TCP socket TCP socket IP Fluxo contínuo de bytes (stream) Fluxo contínuo de bytes (stream) segmentos

93 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Segmentação O fluxo contínuo de bytes é transformado em segmentos para posterior encapsulamento no protocolo IP. O tamanho máximo de um segmento é denominado MSS (Maximum Segment Size). O valor default do MSS é geralmente escolhido de forma a evitar a fragmentação IP (MSS < MTU).

94 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT QUADRO, PACOTE E SEGMENTO CRC ORIGEM DESTINO ORIGEM DESTINO PACOTE QUADRO ENDEREÇOS FÍSICO ENDEREÇOS DE REDE DESTINO DADOS PORTAS (ENDEREÇOS DE PROCESSOS) SEGMENTO

95 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Segmento TCP FLAGS: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN

96 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Campos TCP Número de Sequência –Corresponde ao número do primeiro byte do segmento em relação a fluxo contínuo de bytes da conexão TCP. –Na prática, o número inicial não é 0, mas sim um número escolhido de forma aleatória para cada conexão. Essa técnica diminua a possiblidade de que segmentos de uma conexão antiga já encerrada sejam inseridos em novas conexões TCP. Número de Confirmação –Número de sequência do próximo byte que o host está aguardando receber.

97 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Retransmissão A técnica de retransmissão do TCP é o reconhecimento positivo com temporizadores. –O TCP não usa NAK. –Se o ACK não chegar no transmissor num tempo pré- determinado, o segmento é retransmitido. O receptor pode enviar pacotes sem dados, apenas com confirmação, quando não tem nada para transmitir.

98 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Retransmissão Segmentos que são recebidos fora de ordem não são confirmados pelo receptor. –O receptor repete o último valor confirmado para o transmissor. Se o transmissor receber 3 segmentos com o mesmo número de confirmação, ele retransmite os segmentos perdidos. –Essa técnica é denominada retransmissão rápida (retransmissão antes de expirar o temporizador do segmento). –Algumas implementações de TCP usam a retransmissão de 3 ACK duplicados como um NAK implítico.

99 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Temporização A temporização é estimada em função do tempo médio de Round-Trip Time (RTT) para enviar e confirmar um segmento. O transmissor pode adotar várias técnicas para estimar este tempo. Uma estratégia comum é a seguinte: –EstimatedRTT = EstimatedRTT SampleRTT –Temporizador = EstimatedRTT + 4. Desvio –Desvio = Desvio (SampleRTT – EstimatedRTT) Onde: –SampleRTT: última medição de RTT –Desvio: medida da flutuação do valor do RTT

100 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Recomendações RFC 1122 e 2581 EVENTO Chegada de um segmento na ordem. Chegada de um segmento fora de ordem. Chegada de um segmento que preenche a lacuna. AÇÃO TCP DESTINATÁRIO Aguarda 500 ms. Se outro segmento não chegar, confirma o segmento. Se outro segmento vier, confirma os dois com um único ACK. Envia imediatamente o ACK duplicado com o número do byte aguardado. Envia imediatamente o ACK (se o preechimento foi na parte contigua baixa da lacuna).

101 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Controle de Fluxo Janela de Recepção –Informa a quantidade de bytes disponíveis no buffer de recepção do host. –Quando o receptor informa ao transmissor que a janela de recepção tem tamanho 0, o transmissor entra num modo de transmissão de segmentos de 1 byte, até que o buffer do receptor libere espaço.

102 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Estabelecimento de uma Conexão TCP Estágio 1: do cliente para o servidor (segmento SYN) –Define o valor inicial do número de sequência do cliente: SEQ = clienteseq –Flag de controle: SYN = 1, ACK = 0 Estágio 2: do servidor para o cliente (segmento SYNACK) –Confirma o valor do número de sequência: ACK = clienteseq + 1 –Define o valor inicial do número de sequencia do servidor SEQ = servidorseq –Flag de controle: SYN = 1, ACK = 1 Estágio 3: do cliente para o servidor –Confirma o valor do número de sequência: SEQ = servidorseq + 1 ACK = servidorseq + 1 SYN = 0, ACK = 1

103 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Encerramento da Conexão O encerramento de conexão e feito utilizando o Flag FIN. Exemplo: O cliente encerra a conexão 1.Do cliente para o servidor –FIN = 1 2.Do servidor para o cliente –ACK 3.Do servidor para o cliente –FIN = 1 4.Do cliente para o servidor –ACK

104 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Outros Bits de Controle PHS –O receptor deve passar os dados imediatamente para a camada superior. URG –Existem dados no segmento marcados como urgentes. –A indicação do último byte considerado urgente no segmento é definida pelo ponteiro de urgência.

105 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Protocolo UDP Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação não orientado a conexão, construído sobre a camada de rede IP. Sendo não orientado a conexão, o protocolo UDP pode ser utilizado tanto em comunicações do tipo difusão (broadcast) quanto ponto a ponto.

106 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Mensagem UDP As mensagens UDP são bem mais simples que o TCP pois não oferece a mesma qualidade de serviço.

107 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Protocolos do nível de aplicação. Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de comunicação, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para os usuários.

108 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Descrição dos Protocolos de Aplicação FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de transferência de arquivos de uma estação para outra (ponto a ponto) através de rede. TELNET: Serviço de Terminal Remoto. Protocolo utilizado para permitir aos usuários controlarem estações remotas através da rede. SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de mensagens de correio eletrônico de uma estação para outra. Esse protocolo especifica como 2 sistemas de correio eletrônico interagem. HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de informações multimídia: texto, imagens, som, vídeo, etc. SNMP: Simple Network Monitoring Protocol. Protocolo utilizado para monitorar o estado das estações, roteadores e outros dispositivos que compõe a rede. NFS: Network File System. Protocolo desenvolvido pela "SUN Microsystems, Incorporated", que permite que as estações compartilhem recursos de armazenamento de arquivos através da rede.

109 2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física Mensagens padronizadas. Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy) Comunicação entre processos. Dispositivo de Rede: Não há Roteamento dos pacotes através de redes diferentes Dispositivo de Rede: Roteador Empacotamento de dados em quadros dentro da rede. Dispositivo de Rede: Ponte, Switch Transmissão de bits através do meio físico. Dispositivo de Rede: Repetidor, Hub OSI - Open Systems Interconnection Model Comunicação com controle de estado. Representação de dados independente da plataforma.


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