Arquitetura TCP/IP Aplicação Transporte Física Enlace Rede.

Apresentação em tema: "Arquitetura TCP/IP Aplicação Transporte Física Enlace Rede."— Transcrição da apresentação:

1 Arquitetura TCP/IP Aplicação Transporte Física Enlace Rede

2 Camada de Rede ●A “cola” da Internet

3 Camada de Rede ●Funcionamento: ○ Transporta segmentos do hospedeiro transmissor para o receptor ○ No lado transmissor encapsula os segmentos em datagramas ○ No lado receptor, entrega os segmentos à camada de transporte ○ Protocolos da camada de rede em cada hospedeiro, roteador ○ Roteador examina campos de cabeçalho em todos os datagramas IP que passam por ele

4 Camada de Rede ●Funções: ○ Comutação ■ Mover da entrada para saída ■ Ação local ○ Roteamento ■ Determinar rota do início ao fim ■ Caminho fim-a-fim

5 Camada de Rede ●Redes de datagrama ○ Sem conexão na camada de rede ●Redes de circuito virtual ○ Com conexão na camada de rede

6 Redes de Circuito Virtual ●Estabelecimento de conexão virtual ●Estabelecimento de preceder envio de dados ●Cada pacote possui um CV (Circuito Virtual) ●ATM, Frame-relay e X-25

7 Redes de Circuito Virtual

8 Redes de datagrama ●Não existe estabelecimento de conexão na camada de rede ●Roteadores: não existe estado sobre conexões fim-a-fim ●O conceito “conexão” não existe na camada de rede ●Pacotes são encaminhados pelo endereço do hospedeiro de destino ●Pacotes para o mesmo destino podem seguir diferentes rotas

9 Redes de datagrama ●No IP não há garantia: ○ Temporização entre pacotes seja preservada ○ Pacotes sejam recebidos na ordem em que foram enviados; ○ da eventual entrega dos pacotes transmitidos ●Outros procolos devem tratar esses problemas ●Complexidade nas extremindades ●Sistemas finais inteligentes ●Redes mais simples internamente e com diversos tipos de enlace

10 Redes de datagrama

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12 Roteador ●Principal elemento de camada 3 ●Execução de algoritmos de roteamento ○ OSPF ○ RIP ○ BGP ●Comutar os datagramas do link de entrada para saída

13 Roteador

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15 ●Características ○ Opera na camada superior a LAN ○ Usa endereçamento lógico ○ Faz muito processamento ○ Processamento por software ○ Aumenta latência na rede ○ Modifica PDUs ○ Não é totalmente autônomo ○ Requer conhecimentos administrativos ○ Custo elevado ○ Mais portas = maior custo ○ Dificulta ampliação da LAN

16 Roteador ●Características ○ É um sistema computacional completo ■ CPU, RAM, ROM, BUS, I/O ■ Exemplo SO: IOS – Internetwork Operational System ○ Conecta e permite a comunicação entre redes ○ Determina o melhor caminho através das redes conectadas ○ Usa protocolos de roteamento para tomar decisões

17 Roteador ●Características ○ Arquivos de configuração com instruções e parâmetros que controlam o fluxo de tráfego que entra e sai do roteador ○ Opera na camada de rede do modelo OSI ○ Opera na camada de internet do TCP/IP

18 Roteador ●Funcionamento ○ Tabela de roteamento ○ Interfaces ○ Algoritmos de roteamento ○ Vamos verificar!!!

19 Roteador

20 ●VLAN

21 Roteador ●VLAN

22 Camada de Rede ●Protocolos: ○ IPv4 ○ IPv6 ○ ICMP ○ IPsec

23 Camada de Rede ●IP ○ Internet Protocol ○ Projetado para interconexão de rede ○ Versão 4 - Presente ○ Versão 6 - Presente/Futuro ○ Não há garantia de entrega ○ Não há garantia de ordem de entrega

24 IPv4 ●Pacote ○ 20 bytes de cabeçalho ○ Opcional: Variável ○ Carga útil

25 IPv4 ●Formato do quadro ●Vamos analisar o quadro

26 IPv4 ●Version - 4 bits ○ Versão do protocolo

27 IPv4 ●IHL - 4 bits ○ Informa o tamanho do cabeçalho

28 IPv4 ●TOS - 6 bits ○ Diferencia classes de serviço

29 IPv4 ●Total Length - 16 bits ○ Tamanho em bytes do pacote

30 IPv4 ●Identification, DF, MG, FO - 31 bits ○ Utilizado na fragmentação e remontagem ○ Veremos em mais detalhes

31 IPv4 ●TTL - 8 bits ○ Tempo restante de vida do pacote

32 IPv4 ●Protocol - 8 bits ○ Define o protocolo seguinte usado

33 IPv4 ●Header Checksum - 16 bits ○ Verifica a integridade a cada remontagem

34 IPv4 ●Source Address - 32 bits ○ Endereço de origem

35 IPv4 ●Destination Address - 16 bits ○ Endereço de destino

36 IPv4 ●Options ○ Campo opcional

37 IPv4 ●Fragamentação ○ Um pacote é dividido em vários fragmentos ○ Remontagem realizada no destino ○ Diversos MTUs ○ Informações para remontagem no cabeçalho IP ○ Necessidade de todos os fragmentos para remontagem

38 IPv4 ●Fragamentação

39 IPv4 ●Identificação - 16 bits ○ Identifica o pacote para remontagem

40 IPv4 ●DF (Don’t Fragment) - 1 bits ○ Idica que o pacote não deve ser fragmentado

41 IPv4 ●MF (More Fragment) - 1 bits ○ Idica se existem mais fragmentos restante

42 IPv4 ●Fragmentation Offset ○ Indica a posição do fragmento ○ Sempre multiplo de 8

43 IPv4 ●Exemplo ○ Pacote de 4000 bytes com MTU máximo de 1500

44 IPv4 ●Endereçamento ○ Crucial para Internet ○ Importante entendimento ○ Não trata da entrega local ○ Famoso Endereço IP

45 IPv4 ●Endereçamento ○ Comprimento de 32 bits ou 4 bytes ○ Escrito de forma decimal separados por. ○ Cerca de 4 milhões de endereços possíveis ○ Cada interface deveria ter endereço único (NAT, vamos falar ainda) ○ Exemplo: ■ Decimal: 193.32.216.9 ■ Binário: 11000001 00100000 11011000 00001001

46 IPv4 ●Endereçamento ○ Designa o endereço a sub-rede ○ Parte identifica a rede e outra porção o host da rede ○ Máscara de sub-rede (netmask) ○ Os bits mais a esquerda que representam o endereço da rede ○ Utiliza-se a notação da / para separação ■ Exemplo: /24 ○ OU na forma decimal ■ Exemplo: 255.255.255.0

47 IPv4 ●Endereçamento

48 IPv4 ●Endereçamento ○ Antes do CIDR ■ Classes: A,B,C,D,E ○ Utilizáveis: ■ /8 - ■ /16 - 65.634 ■ /24 - 254

49 IPv4 ●Endereçamento ○ CIDR (Classeless Interdomain Routing) - Roteamento Interdomínio sem classe ○ Formato ■ a.b.c.d/x ○ x = máscara de rede, quantidade de bits que representam o prefixo de rede ○ 32 -x = Identificam os hosts da rede ○ Exemplo: ■ 192.168.0.0/24

50 IPv4 ●Endereçamento ○ Detalhando : 192.168.0.0/24 ■ 192.168.0.0 - Endereço da rede ■ 192.168.0.255 - Broadcast ■ 192.168.0.1 - 192.168.0.254 - Possíveis hosts

51 IPv4 ●Endereçamento ○ Calculando sub-redes e endereços: ○ Endereços de hots possívies: 2 n -2 ○ N = número de bits para identificação da rede

52 IPv4 ●Endereçamento ○ Faixas utilizadas internamente ■ Rede 10.0.0.0 (classe A) ■ Rede 172.16.0.0 até 172.31.0.0 (classe B) ■ Rede 192.168.0.0 (classe C) ○ NAT - Network Address Translation

53 IPv4 ●Endereçamento ○ Como o nó verifica se a estação está na mesma rede? ■ Máscara de rede

54 IPv4 ●Alocação de endereços ○ ISP fornece para a empresa ○ Empresa pode fornecer para outras organizações ○ Coordenação? ■ ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

55 IPv4 ●Cálculo de sub-rede ○ Evitar sub-utilização ○ CIDR

56 IPv4 ●Endereçamento ○ Calculando sub-redes e endereços: ■ Endereços de hots possívies: 2 n -2 ● Primeiro endereço: Identifica a rede ○ 192.168.0.0/24 ● Último endereço: Broadcast ○ 192.168.0.255/24 ■ N = número de bits para identificação da rede

57 IPv4 ●Exemplo ○ ISP conecta 8 empresas ○ ISP responsável pela endereço de rede: 200.23.16.0/20 ○ ISP anucia para Internet que é responsável por essa faixa de rede ■ Agregação de endereços ■ Agregação de rotas ■ Resumo de rotas ○ Demais roteadores não conhecem a divisão

58 IPv4 ●Exemplo ○ 200.23.16.0/20 ■ Divisão em redes e hosts ■ Quantos bits para alocar 8 redes? ■ Quantos bits para alocar hosts? ■ Cálculos...

59 Tabela de rotas ●Cada entrada especifica um destino e o próximo roteador para alcançá-lo ●Mantém entradas para outras redes e hospedeiros locais

60 Tabela de rotas ●Quando um pacote é recebido, o roteador verifica a qual rede pertence ○ Se for para uma rede distante, é encaminhado para o próximo roteador conforme tabela ○ Se for para rede local, o pacote é enviado diretamente ○ Se não estiver na tabela e não for local o destino é o gateway padrão

61 Tabela de rotas ●Exemplo Endereço/MáscaraPróximo Salto 135.46.56.0/22Interface 0 135.46.60.0/22Interface 1 192.53.40.0/23Roteador 1 PadrãoRoteador 2

62 Tabela de rotas ●Exemplo ○ O que o reteador fará com os pacotes destinados a: ■ 135.46.63.10 ■ 135.46.52.2 ■ 135.46.57.14 ■ 192.53.56.7 ■ 192.53.40.7

63 IPv4 ●Roteamento ○ Principal função da camada de rede ○ Pode necessitar de diversos hops (saltos) ○ Roteamento estático ○ Roteamento dinâmico

64 IPv4 ●Roteamento Estático ○ Tabela definida manualmente ○ Tabelas não se alteram de acordo com a topologia ○ Sujeito a falhas de configuração ○ Manutenção realizada manualmente ○ Custo da manutenção cresce em função da complexidade e tamanho da rede

65 IPv4 ●Roteamento Dinâmico ○ Divulgação e alteração das tabelas de roteamento de forma dinâmica ○ Sem intervenção constante do administrador ○ Alteração das tabelas dinamicamente de acordo com a alteração da topologia da rede ○ Adaptativo ○ Melhora o tempo de manutenção das tabelas em grandes redes ○ Também está sujeito a falhas

66 IPv4 ●Roteamento Dinâmico ○ Roteadores compartilham as informações sobre alcançabilidade e estado das redes. ○ Desvantagens ■ Criam tráfego extra na rede ■ Podem ocorrer loops de pacotes enquanto a informação de roteamento está sendo trocada entre os roteadores