Protocolo IP.

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1 Protocolo IP

2 ARQUITETURA TCP/IP IP UTILIZA SERVIÇO DATAGRAMA.
TCP É ORIENTADO A CONEXÃO. UDP É SEM CONEXÃO. SUB REDES . CAMADA DE APLICAÇÃO. CONCEITO DE SOCKET. PORT TCP + END. IP DA MÁQUINA

3 ARQUITETURA TCP/IP FAMÍLIA DE PROTOCOLOS SIMPLICIDADE DE IMPLEMENTAÇÃO
CAMADAS DE PROTOCOLOS TCP - PROTOCOLO DE TRANSPORTE ORIENTADO A CONEXÃO IP - PROTOCOLO DE REDE SEM CONEXÃO E NÃO CONFIÁVEL

4 Apresentação do TCP/IP
Host UNIX Host UNIX Internet TCP/IP O conjunto de protocolos TCP/IP foi desenvolvido como parte da pesquisa feita pelo DARPA ( Defense Advanced Research Projects Agency ). Posteriormente o TCP/IP foi incluído no BSD ( Berkeley Software Distribution ) da UNIX. Os protocolos Internet podem ser usados para comunicação através de qualquer conjunto de redes interconectadas. Eles são igualmente adequados para comunicações LAN e WAN. O conjunto de protocolos Internet inclui não somente as especificações de camadas três e quatro ( como IP e TCP ), mas também especificações de aplicações comuns como correio, emulação de terminal e transferência de arquivos. Conjunto de protocolos pioneiro “ Universal ”

5 A Pilha do Protocolo TCP/IP
Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Aplicação Transporte Internet Interface de rede Ethernet, 802.3, 802.5, FDDI, etc. Camadas conceituais TCP / IP Modelo de referência OSI A pilha de protocolos TCP/IP corresponde aproximadamente ao modelo de referência OSI principalmente nas camadas inferiores. Todos os protocolos físicos e de enlace padrões são suportados.

6 Camada de Aplicação * Usados pelo próprio roteador
Transferência de Arquivos - TFTP * - FTP - NFS - SMTP Login Remoto - Telnet * - rlogin Gerenciamento da Rede - SNMP * Aplicação Transporte Internet Interface de rede Os protocolos de aplicação existem para transferência de arquivos, correio eletrônico, e login remoto. O gerenciamento da rede também é suportado na camada de aplicação. Hardware * Usados pelo próprio roteador

7 Camada de Transporte Aplicação Transmission Control Protocol ( TCP )
Internet Interface de rede Hardware Transmission Control Protocol ( TCP ) User Datagram Protocol ( UDP ) Dois protocolos são usados na camada de transporte : TCP e UDP. O TCP ( Transmission Control Protocol ) é um protocolo orientado a conexão confiável. O serviço de circuito virtual é provido entre aplicações de usuários remotos. O UDP ( User Datagram Protocol ) é sem conexão e “não-confiável”. Nenhum software de conferência de entrega de datagrama é provido nesta camada ; por este motivo a descrição “não-confiável” .

8 Camada de Rede Aplicação Internet Protocol ( IP ) Address Resolution
Protocol ( ARP ) Reverse Address Resolution Protocol ( RARP ) Internet Control Message Protocol ( ICMP ) Transporte Alguns protocolos operam na camada Internet : IP provê roteamento dos datagramas através de serviço sem conexão e com a sua entrega otimizada. ARP determina o endereço da camada de enlace para um endereços IP conhecidos. RARP determina endereços de rede quando os endereços da camada de enlace são conhecidos. ICMP provê capacidades de controle e envio de mensagens. Internet Interface de rede Hardware

9 PROTOCOLO IP O Protocolo IP é responsável pela comunicação entre máquinas em uma estrutura de rede TCP/IP. Ele provê a capacidade de comunicação entre cada elemento componente da rede para permitir o transporte de uma mensagem de uma origem até o destino. As funções mais importantes realizadas pelo protocolo IP são a atribuição de um endereçamento aos equipamentos de uma rede ( independente da topologia utilizada ), e possibiliar a capacidade de rotear e tomar decisões de roteamento para o transporte das mensagens entre os elementos que interligam as redes...

10 CARACTERÍSTICAS DO IP RFC 791 SERVIÇO DATAGRAMA
SERVIÇO DE REDE NÃO CONFIÁVEL GATEWAYS DE SUB REDES SEGMENTAÇÃO E REMONTAGEM DE DATAGRAMAS DE ACORDO C/ A MTU ROTEAMENTO DE PACOTES

11 CABEÇALHO IP

12 Tamanho Total do Datagrama (em bytes) Soma Verificadora do Cabeçalho
CABEÇALHO IP Versão 4 bits Tam. Cab. 4 bits Tipo de Serviço (TOS) 8 bits Tamanho Total do Datagrama (em bytes) 16 bits Identificação 16 bits Flag 3 bits Offset do fragmento 13 bits Tempo de Vida (TTL) 8 bits Protocolo 8 bits Soma Verificadora do Cabeçalho 16 bits 20 bytes Endereço IP de Origem 32 bits Endereço IP de Destino 32 bits Opções (se existir) Dados

13 Datagrama IP # Bits 4 4 8 16 16 3 13 8 Comprimento total VERS HLEN
Comprimento total VERS HLEN Tipo de serviço Identi- ficação Flags Frag Offset TTL Definições dos campos deste datagrama IP : VERS - número da versão HLEN - comprimento do cabeçalho em palavras de 32 bits Tipo de serviço - como o datagrama deve ser tratado Comprimento total - comprimento total ( cabeçalho + dados ) Identificação, Flags, Frag Offset - provêm fragmentação dos datagramas para permitir MTUs diferentes na rede TTL - tempo de vida do datagrama Protocol - protocolo da camada superior ( Camada 4 ) Checksum do Header - conferência da intergridade do cabeçalho Endereços IP de Origem e Destino - endereços IP de 32 bits Opções IP - teste de rede, debugging, segurança e outros var Checksum do header Endereço IP de origem Endereço IP de destino Opções IP Protocolo Dados ...

14 Cabeçalho dos datagramas IP
Versão informação sobre a versão do protocolo ao qual o datagrama pertence H.LEN (Header LENgth) o tamanho do cabeçalho não é constante por esta razão, o IHL informa o seu tamanho tamanho mínimo é 20 octetos e tamanho máximo é de 60 octetos

15 Service type permite ao host informar a sub-rede sobre o tipo de serviço que ele quer precedência,confiabilidade,atraso e vazão não é tratado pelos roteadores atuais Total length tamanho do datagrama completo, incluindo cabeçalho e dados tamanho máximo é bytes

16 Identification permite a uma entidade determinar a que datagrama o fragmento recém chegado pertence todos os fragmentos de um datagrama possuem o mesmo valor no campo Identification Flags (3 bytes) DF (Don’t Fragment): indica ao roteador que ele não deve fragmentar o datagrama pela impossibilidade do receptor remontá-lo DF MF

17 Flags (continuação) MF (More Fragments): todos os fragmentos exceto o último tem este bit ligado. É utilizado para saber quando todos os fragmentos do datagrama chegaram. Fragment offset (13 bits) indica a posição relativa que o fragmento ocupa no datagrama original Time to live indica o tempo de vida do datagrama(router hops)

18 Protocol quando o nível de rede montou o datagrama completo ele precisa saber o que fazer com ele este campo indica a qual processo no nível de transporte entregá-lo (TCP ou UDP) Header Checksum verifica apenas o cabeçalho recalculado em cada roteador, pois pelo menos um campo é modificado a cada salto(Time to Live)

19 Endereço IP fonte e endereço IP destino
indica a rede e a estação (será visto a seguir) Options criado para suportar uma nova versão do protocolo este espaço poderia ser utilizado para incluir campos não presentes no datagrama original Padding utilizado para garantir que o cabeçalho do datagrama é múltiplo de 32 bits

20 Configuração do Endereço IP

21 Endereçamento TCP/IP Companhia B Companhia A
Host UNIX Host UNIX Em um ambiente TCP/IP, estações comunicam-se com servidores ou outras estações. Isso é possível porque cada nó usando o protocolo TCP/IP tem um único endereço lógico de 32-bits. Freqüentemente o tráfego de dados é mandado através da rede baseado no nome de uma organização, ao invés de uma pessoa ou host. Se nomes são usados em vez de endereços, os nomes devem ser traduzidos para endereços numéricos antes que o dado possa ser mandado. A localização das organizações vão definir o caminho que os dados vão seguir através da Internet. Cada companhia listada na Internet é vista como uma rede que deve ser encontrada antes que um host específico dentro dessa companhia possa estar contactado. Cada rede de uma determinada companhia tem um endereço; os hosts que estão na mesma rede compartilham os mesmos bits de parte do endereço, e cada host dentro da rede é identificado pela unicidade dos bits restantes. Companhia B Companhia A Endereçamento único permite comunicação entre estações Escolha de caminho é baseada em localização Localização é representada por um endereço

22 ENDEREÇAMENTO IP Endereços IP são baseados nos conceitos de Rede e Host Host é qualquer equipamento com capacidade de transmitir e receber pacotes IP em uma Rede Hosts são interconectados por uma ou mais redes

23 O endereço IP é composto por:
ENDEREÇAMENTO IP O endereço IP é composto por: Identificação da rede Identificação do host na rede Tamanho de 32 bits (4 octetos) representados por 4 números decimais separados por um ponto: Valores válidos no intervalo entre e Os primeiros bits do primeiro octeto definem a classe do endereço

24 Endereçamento IP 131 . 108 . 122 . 204 Rede Host 32 Bits 8 Bits 8 Bits
O Endereço IP tem tamanho de 32 bits e possui duas partes: Número de Rede Número de Host O formato do endereço é conhecido como de notação decimal separada por pontos. Endereço exemplo : Cada bit no octeto tem um peso binário, como (128,...,4,2,1). O valor mínimo para um octeto é 0; ele tem todos os bits 0s. O valor máximo para um octeto é 255; ele tem todos os bits 1s. A alocação dos endereços é gerenciada por uma autoridade central. Números de rede são administrados pela Internet Information Center (InterNIC). O NIC também é o principal arquivo de RFCs.

25 Endereços IP Classe A : N H H H Classe B : N N H H Classe C : N N N H
Para facilidade da administração, os endereços IP são divididos em classes. N = Número da rede dado pela NIC H = Número do host (estação)dado pelo administrador da rede

26 Endereçamento IP - Classes
Hostid ( estação ) hostid Octeto 3 Octeto 4 Octeto 1 7 Octeto 2 15 23 31 Netid ( Rede ) Classe A 1 Classe C Endereço Multicast Classe D Classe B até até até Possibilita enviar uma informação para várias estações simultaneamente em uma mesma rede Para facilidade da administração, os endereços IP são divididos em classes.

27 Endereçamento IP - Classes
A Classe A possui endereços suficientes para endereçar 128 redes diferentes com até ( 224 = ) hosts (estações) cada. A Classe B possui endereços suficientes para endereçar redes diferentes com até ( 216 = ) hosts (estações) cada. Classes A, B e C são as classes de endereço IP mais comuns. Endereços de classes D e E estão também definidos. Endereços de classe D começam em e são usados para propósitos mulitcast. Endereços de classe E começam em e são usados para propósitos experimentais. Uma vez que a regra do primeiro octeto é aplicada, o roteador entende quantos bits do endereço ele deve considerar para fazer uma decisão de roteamento. A Classe C possui endereços suficientes para endereçar redes diferentes com até256 ( 28 = 256 ) hosts (estações) cada.

28 Endereçamento IP – Privado
A Internet Assigned Numbers Authority (IANA) reservou os três seguintes blocos de espaço de endereço IP para o endereçamento de redes privadas: IP com uma máscara de sub-rede de IP com uma máscara de sub-rede de IP com uma máscara de sub-rede de O(s) bit(s) mais significativos dos modelos determinam a classe do endereço, e também quantos bits representam a porção correspondente à rede. Endereços Classe A incluem Alcance dos números das redes : até Quantidade de endereços de Hosts : Endereços Classe B incluem Alcance dos números das redes : até Quantidade de endereços de Hosts : Endereços Classe C incluem Alcance dos números das redes : até Quantidade de endereços de Hosts: 254

29 Endereços IP (Regra do Primeiro Octeto)
Bits Mais Significativos Octeto em Decimal Classe do Endereço Classes A, B e C são as classes de endereço IP mais comuns. Endereços de classes D e E estão também definidos. Endereços de classe D começam em e são usados para propósitos mulitcast. Endereços de classe E começam em e são usados para propósitos experimentais. Uma vez que a regra do primeiro octeto é aplicada, o roteador entende quantos bits do endereço ele deve considerar para fazer uma decisão de roteamento. A B C

30 Endereços IP (Regra do Primeiro Octeto)
Bits Mais Significativos Octeto em Decimal Classe do Endereço Classes A, B e C são as classes de endereço IP mais comuns. Endereços de classes D e E estão também definidos. Endereços de classe D começam em e são usados para propósitos mulitcast. Endereços de classe E começam em e são usados para propósitos experimentais. Uma vez que a regra do primeiro octeto é aplicada, o roteador entende quantos bits do endereço ele deve considerar para fazer uma decisão de roteamento. A B C

31 ENDEREÇAMENTO IP Os bits são identificados na ordem rede/host
Endereços classe D são multicast Endereços classe E são reservados

32 Exercício Endereço Classe Rede Host 10.2.1.1 128.63.2.100 201.222.5.64
Esse exercício pede para você identificar as classes dos endereços e os números das redes e dos Hosts de cada endereço IP dado.

33 Exercício Endereço Classe Rede Host 10.2.1.1 A 10.0.0.0 0.2.1.1
B C C B Não Existente Esse exercício pede para você identificar as classes dos endereços e os números das redes e dos Hosts de cada endereço IP dado.

34 Endereços de Host E0 E1 Tabela de Roteamento Rede Interface
E0 E1 Cada equipamento ou interface deve ter um número de host diferente de zero. Um endereço com porção de host com todos os bits 1 é reservado para um broadcast IP dentro da rede. Um valor de 0 significa “essa rede” ou “do próprio cabo”. Exemplo: Ele também já foi usado para representar um broadcast IP em algumas implementações antigas de TCP/IP, embora seja raro encontrar isso agora. A tabela de roteamento contém entradas para endereços de rede; ele normalmente não contém nenhuma informação sobre os hosts. Tabela de Roteamento Rede Interface E0 E1 IP : IP: Rede Host

35 Endereçamento sem Subredes
O mundo exterior enxerga nossa organização como uma rede única, e nenhuma informação detalhada sobre nossa estrutura interna é requerida. Sem sub-redes, a utilização do espaço de endereçamento é muito ineficiente. Rede

36 Endereçamento com Subredes
Com sub-redes, a utilização dos endereços de redes é mais eficiente. No exemplo, a rede é subdividida ou quebrada em quatro sub-redes , , , Rede

37 E0 E1 NOVA Tabela de Roteamento Rede Interface 131.108.2.0 E0
E0 E1 Do ponto de vista de endereçamento, sub-redes são uma extensão do número da rede . Sub-redes são usadas para dividir uma rede grande em sub-redes menores. O administrador da rede decide o tamanho das sub-redes. O equipamento da rede precisa entender as sub-redes. Decisões de roteamento são então baseadas em números de rede e sub-rede. NOVA Tabela de Roteamento Rede Interface E0 E1 IP : IP: Rede Subrede Host

38 Máscara ( Sub-redes ) IP
Um parâmetro adicional, a MÁSCARA, identifica em um endereço IP, que porção de bits é utilizada para identificar a rede e que porção de bits para host. A máscara é formada por 4 bytes com uma sequência contínua de 1’s, seguida de uma sequência de 0’s. A porção de bits em 1 identifica quais bits são utilizados para identificar a rede no endereço e a porção de bits em 0, identifica que bits do endereço identificam a estação. Um endereço IP tem o tamanho de 32 bits, escrito como quatro octetos. A máscara da sub-rede tem o tamanho de 32 bits, escrito como quatro octetos. O layout do campo da máscara da subnet segue o seguinte padrão: Binário 1 para os bits da rede. Binário 1 para os bits da sub-rede. Binário 0 para os bits de host. Máscaras das sub-redes indicam quais dos bits no campo de host são usados para especificar sub-redes de uma rede particular.

39 Máscara de Subredes 131 255 108 Endereço IP Máscara de Subrede Default
Host 131 255 108 Endereço IP Rede Host Máscara de Subrede Default Um endereço IP tem o tamanho de 32 bits, escrito como quatro octetos. A máscara da sub-rede tem o tamanho de 32 bits, escrito como quatro octetos. O layout do campo da máscara da subnet segue o seguinte padrão: Binário 1 para os bits da rede. Binário 1 para os bits da sub-rede. Binário 0 para os bits de host. Máscaras das sub-redes indicam quais dos bits no campo de host são usados para especificar sub-redes de uma rede particular. Rede Subrede Host Máscara de Subrede de 8 bits Usa bits do campo de host a partir do bit mais significativo

40 Notação binária e decimal
Considere um endereço IP Este endereço IP tem quatro números separados . Este tipo de sistema é chamado de notação decimal separada por pontos.O conjunto desses quatro números é chamado de octeto, uma vez que representam um número binário de 8 bits. O valor máximo para cada um dos quatro números em um endereço IP é 255; Para coversão de um binário em um decimal, fazemos uso de uma tabela de conversão, onde adicionamos todos os BBV(bit binary value) e ignoramos os 0. BBV Decimal ? Bits de sub-redes devem ser alocados a partir dos bits de ordem mais alta (bits mais significativos) do campo correspondente aos bits de host. Converter o endereço IP decimal em Binário ???

41 Bits da Máscara de Subredes
= 128 = 192 = 224 = 240 = 248 = 252 = 254 = 255 Bits de sub-redes devem ser alocados a partir dos bits de ordem mais alta (bits mais significativos) do campo correspondente aos bits de host.

42 Máscara de Subredes sem Subredes
Host O roteador extrai o endereço de destino IP de um pacote e obtém a máscara de sub-rede. O roteador executa uma operação lógica AND para obter um número de rede. Durante uma operação lógica AND, a porção de host do endereço de destino é removido. As decisões de roteamento são então baseadas somente no número da rede. No exemplo, sem sub-rede, o número de rede obtido é Subredes não utilizadas => default

43 Máscara de Subrede com Subredes
Host Rede Neste exemplo, com 8 bits de sub-rede, o número de rede (sub-rede) obtido é Número da rede extendido por oito bits

44 Exercício Endereço Máscara de Classe Subrede Subrede
Neste exercício você tem que usar o endereço IP dado e executar o AND lógico com a máscara da sub-rede dada para determinar o número da sub-rede. Escreva também a classe do endereço.

45 Exercício Endereço Máscara de Classe Subrede Subrede
Neste exercício você tem que usar o endereço IP dado e executar o AND lógico com a máscara da sub-rede dada para determinar o número da sub-rede. Escreva também a classe do endereço.

46 Endereços de Broadcast
Broadcasts são suportados pela Internet. O endereço de broadcast é formado pelo uso de 1’s em um campo dentro do endereço IP. Broadcast de todas as redes ( ) não são propagados; são considerados broadcast locais. Broadcast diretos em redes específicas são permitidos e são roteados pelo roteador. Esse broadcast direto contém 1’s na parte do endereço correspondente aos bits de host. (Broadcast direto) X (Broadcast de rede local)

47 Resumo das Subredes Roteador A Roteador B Roteador A Máscara Subrede
Token Ring S0 S0 Roteador A Roteador B Roteador A Máscara Subrede E0: S0: Roteador B Máscara Subrede S0: E0: T0: Uma rede pequena com endereços de interface, máscaras de sub-rede e números de sub-rede resultantes.

48 Configuração do Endereço IP
Router (config-if) # ip address endereço-ip máscara-da-sub-rede Use o comando ip address para estabelecer o endereço de rede lógico dessa interface. Descrição do campo ip address: endereço-ip - um número em notação decimal de 32 bits, separado por pontos. máscara-da-sub-rede - um número em notação decimal de 32 bits, separado por pontos, indicando quais posições devem corresponder (a rede ou sub- rede); 1’s indicam posições que correspondem e zeros indicam posições que não correspondem (a rede ou sub-rede). Atribui um endereço e máscara de sub-rede Começa processamento IP em uma interface

49 ENDEREÇAMENTO IP Endereços 127 são reservados para “loopback” e não devem ser utilizados Um endereço de host com todos os bits ligados (1’s) indica um broadcast genérico para a rede O número 0 (zero) para host indica “este equipamento” O número 0 (zero) para rede indica “esta rede”

50 ENDEREÇAMENTO IP Os bits e valores reservados reduzem a capacidade de endereçamento IP A maioria dos usuários Internet utiliza endereços classe C, já saturada Essa limitação será solucionada com a implantação do IPv6 O IPv6 utiliza 16 octetos e possibilita o equivalente a endereços por m² da superfície da terra

51 Resumo Endereços IP são especificados em formatos de 32 bits decimais separados por pontos. Interfaces de roteadores podem ser configuradas com um endereço IP.