D ISCIPLINA : P RINCÍPIOS DE R EDES DE C OMPUTADORES P ARTE 4 Flávia Balbino da Costa

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1 D ISCIPLINA : P RINCÍPIOS DE R EDES DE C OMPUTADORES P ARTE 4 Flávia Balbino da Costa flavia.balbino@yahoo.com.br

2 2) CAMADA DE ENLACE 2.5) Redes Locais Lembrando que uma LAN é uma rede de computadores concentrada em uma área geográfica, tal como um prédio ou um campus universitário. Quando um usuário acessa a Internet a partir de um campus universitário ou de uma empresa, o acesso é quase sempre feito por meio de uma LAN.

3 O acesso se dá do hospedeiro para a LAN, para o roteador, para a Internet:

4 Velocidades de uma LAN: A velocidade de transmissão, R, da maioria das LAN´s é muito alta. No início da década de 1980 eram comuns LAN´s de 10 Mbps. Hoje, as LAN´s possuem velocidades de 100 Mbps e até 1 Gbps e 10 Gbps.

5 Classes de tecnologias LAN´s: Classe das LAN´s Ethernet – LAN´s 802.3 – redes de acesso aleatório. Classe das LAN´s com tecnologias de passagem de permissão: a) Token Ring – 802.5; e b) FDDI – interface de dados distribuída de fibra

6 Em uma rede LAN token ring, os N nós da LAN (hospedeiros e roteadores) estão conectados em um anel por enlaces diretos. A topologia do anel define a ordem de passagem de permissão. Quando um nó obtém a permissão e envia um quadro, este se propaga ao redor do anel inteiro, criando, dessa maneira, um canal virtual de transmissão broadcast. À medida que o quadro se propaga, o nó de destino lê esse quadro no meio de transmissão da camada de enlace. O nó que envia o quadro tem a responsabilidade de remover o quadro do anel.

7 A FDDI foi projetada para LANs de alcance geográfico maior, incluindo as denominadas redes de área metropolitana (MAN´s). Para LANs de grande alcance geográfico (muitos quilômetros), é ineficiente permitir que um quadro se propague de volta ao nó remetente para que este remova-o. A FDDI faz com que o nó de destino remova o quadro do círculo. Lembre-se : A FDDI não é um canal broadcast puro, pois nem todos os nós recebem todos os quadros transmitidos.

8 2) CAMADA DE ENLACE 2.6) Endereçamento na camada de enlace Os nós são endereçados na camada de Rede e na camada de Enlace. Por que endereçar nós nestas duas camadas? Protocolo de Resolução de Endereços (Address Resolution Protocol – ARP) – provê um mecanismo que habilita os nós a traduzirem endereços de IP (camada de Rede) para endereços da camada de Enlace.

9 Endereços MAC Na verdade, não é o nó que possui endereço de camada de enlace, e sim seu adaptador. Um endereço da camada de enlace também é denominado endereço de LAN, ou endereço físico, ou endereço MAC.

10 Endereços MAC Para a maior parte das LANs (Ethernet e 802.11 sem fio), o endereço MAC tem 6 bytes de comprimento, o que dá 2 48 possíveis endereços MAC. São expressos em notação hexadecimal. São endereços permanentes, ou seja, quando um adaptador é fabricado, um endereço MAC é gravado na ROM do adaptador.

11 Endereços MAC Não podem existir endereços MAC repetidos. Então, como isto é possível? Resposta: O IEEE gerencia o espaço físico de endereços MAC. Quando uma empresa quer fabricar adaptadores, compra, por uma taxa nominal, uma parcela do espaço de endereços que consiste em 2 24 endereços. O IEEE aloca a parcela de 2 24 endereços fixando os primeiros 24 bits de um endereço MAC, permitindo que a empresa crie combinações exclusivas com os últimos 24 bits para cada adaptador.

12 Endereços MAC Exemplo: A1:BF:31:14:FB:A0 O endereço MAC tem uma estrutura linear e nunca muda, não importando para onde vá o adaptador. O endereço IP tem uma estrutura hierárquica (isto é, uma parte que é da rede e uma parte que é do hospedeiro). O endereço de IP precisa ser mudado quando o hospedeiro muda de lugar. Fabricante Número Sequencial

13 Endereços MAC Analogia: CPF – análogo ao endereço MAC Endereço postal – análogo ao endereço IP Repare que ambos endereços são indispensáveis ao ser humano. A mesma coisa acontece com os endereços de MAC e IP, ambos são indispensáveis para os nós da rede.

14 Endereços MAC Quando um adaptador precisa enviar um quadro para algum adaptador de destino, o remetente insere no quadro o endereço MAC do destinatário e envia o quadro para dentro da LAN. Se a LAN utilizar transmissão broadcast (ex: 802.11), o quadro será recebido e processado por todos os adaptadores na LAN. O adaptador interessado receberá o quadro e o passará para cima na pilha de protocolo. Os adaptadores não interessados nem passarão o quadro para a camada acima (camada de Rede).

15 Endereços MAC E se o adaptador remetente deseja que todos os adaptadores da LAN recebam e processem um quadro? Neste caso, o adaptador remetente insere um endereço de broadcast MAC especial no campo do endereço do destinatário do quadro: FF-FF-FF-FF-FF-FF

16 ARP – Protocolo de resolução de endereço Como existem endereços de camada de Rede (IP) e endereços de camada de enlace (MAC), é preciso fazer a tradução de um para o outro. Como mostrado na figura a seguir, cada nó tem um único endereço MAC (notação hexadecimal) e um único endereço IP (notação decimal). Suponha que o nó com endereço de IP 222.222.222.220 queira mandar um datagrama IP para o nó 222.222.222.222. Reparem, os nós remetente e destinatário estão na mesma LAN.

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18 O que o ARP faz? Então, como o nó remetente determina o endereço MAC para o nó com endereço IP 222.222.222.222? R: Através do Protocolo de Resolução de Endereço. O módulo ARP no nó remetente recebe como entrada o endereço de IP 222.222.222.222 e retorna como saída o endereço MAC correspondente 49-BD-D2-C7-56-2A.

19 Diferença entre o ARP e o DNS Vemos que o protocolo ARP, que converte um endereço de IP para um endereço MAC, é análogo ao protocolo DNS, que converte nomes de hospedeiros para endereços IP. A diferença é: a) O DNS converte nomes de hospedeiros para máquinas em qualquer lugar da Internet; b) O ARP converte endereços de IP apenas para os nós mesma sub-rede.

20 Como o ARP funciona? Cada nó (hospedeiro ou roteador) tem em sua RAM uma tabela ARP, que contém mapeamentos de endereços IP para endereços MAC. A tabela abaixo mostra como seria uma tabela ARP no nó 222.222.222.220.

21 Como o ARP funciona? O que é TTL ? R: Valor de tempo de vida, que indica quando cada mapeamento será apagado da tabela. Sendo assim, a tabela ARP não contém necessariamente um registro para cada nó da sub-rede (alguns nós podem ter tido registros que já expiraram, ao passo que outros nós podem jamais ter sido registrados). O tempo estimado de remoção de um registro desde sua inserção é de 20 minutos.

22 Como o ARP funciona? Suponha que o nó 222.222.222.220 queira enviar um datagrama para o nó 222.222.222.222 e a tabela ARP do remetente não tiver o registro do nó de destino naquele momento. Neste caso, o nó remetente monta um pacote especial denominado ARP Query. A finalidade deste pacote de consulta ARP é pesquisar todos os outros nós na sub-rede para determinar o endereço MAC correspondente ao endereço IP que está sendo convertido.

23 Como o ARP funciona? O nó 222.222.222.220 passa um pacote de consulta ARP ao seu adaptador juntamente com uma indicação de que o adaptador deve enviar o pacote ao endereço MAC FF.FF.FF.FF.FF.FF ( broadcast ). Analogia: A consulta ARP equivale a uma pessoa gritar em um escritório cheio de divisórias de alguma empresa: “Qual é o CPF da pessoa cujo endereço é divisória 13, sala 112, AnyCorp, Palo Alto, Califórnia?”

24 Como o ARP funciona? O nó que atender a condição, ou seja, seu endereço de IP combinar com o endereço de IP solicitado no pacote de consulta ARP, devolverá um pacote ARP de resposta ao nó que fez a consulta. Assim o nó de consulta pode atualizar sua tabela ARP e enviar seu datagrama. O ARP é do tipo plug-and-play, a tabela ARP de um nó é construída automaticamente, não sendo necessário ser configurada por um administrador de sistemas.

25 E o envio de datagrama para um nó de outra sub- rede? Analisemos a figura abaixo:

26 Pontos a serem analisados na figura anterior Temos um rede simples constituída de duas sub- redes interconectadas por um roteador. Há dois tipos de nós: hospedeiros e roteador. Cada hospedeiro tem exatamente um endereço de IP e um adaptador Um roteador tem um endereço de IP para cada uma de suas interfaces e para cada interface, há um módulo ARP e um adaptador.

27 Pontos a serem analisados na figura anterior O roteador da figura anterior tem duas interfaces, dois endereços de IP, dois módulos ARP e dois adaptadores (cada um com seu endereço MAC). A sub-rede 1 tem endereços de rede 111.111.111/24 e a sub-rede 2 tem endereços de rede 222.222.222/24.

28 Como o hospedeiro 111.111.111.111 vai enviar um datagrama para o hospedeiro 222.222.222.222?

29 1) O hospedeiro 111.111.111.111 passa o datagrama para seu adaptador, indicando para o mesmo o endereço MAC apropriado. Qual endereço MAC ele indicaria? Seria 49-BD-D2-C7-56-2A? Errado! 2) Neste caso, para um datagrama ir de 111.111.111.111 até um nó da sub-rede 2, ele deverá ser enviado primeiramente à interface de roteador 111.111.111.110. Então, o endereço MAC apropriado é E6-E9-00-17-BB-4B. E como o hospedeiro de destino consegue este endereço MAC? Através do ARP, é claro!

30 3) O adaptador do roteador na sub-rede1 verifica que o quadro da camada de enlace está endereçado a ele e, por conseguinte, o passa para a camada de rede do roteador. Assim, o datagrama IP foi transportado com suscesso do hospedeiro de origem para o roteador. 4) E para levar o datagrama do roteador até o destino? 5) O roteador tem de determinar a interface correta para a qual o datagrama deve ser repassado (se o roteador tivesse outras interfaces). Isto acontece pela consulta a uma tabela de repasse no roteador (veremos mais tarde).

31 6) A tabela de repasse indica o roteador para o qual o datagrama deve ser repassado via interface de roteador 222.222.222.220. 7) Essa interface então passa o datagrama ao seu adaptador, que o encapsula em um novo quadro e o envia para a sub-rede 2. 8) Dessa vez, o endereço MAC de destino do quadro é 49-BD-D2-C7-56-2A. E de onde o roteador obtém esse endereço MAC de destino? Do ARP, é claro!