MATA59 - Redes de Computadores I

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

2. CAMADA INTER-REDE PROTOCOLO IP

3. INTERNET DIGITAL IBM Outros

4. 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 Características da Arquitetura Internet

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

6. Protocolo IP

7. 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 Características do IP

8. 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 Características do IP

9. Endereçamento Notação Decimal Pontuada 32 bits 10000000 00001010 00000010 00011110 128 . 10 . 2 . 30

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

11. O campo classe determina como devem ser interpretados os outros campos. As classes mais usadas são as classes A, B e C. 0 8 16 24 31 0 A Net ID Host ID B 10 Net ID Host ID C 110 Net ID Host ID D 1110 Multcast ID E 11110 Reservado para novas implementações

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.

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: 200 . 237 . 190 . 21 AND Máscara de rede: 255 . 255 . 255 . 0 ===================== Endereço de rede: 200 . 237 . 190 . 0

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: 200 . 237 . 190 . 21 AND NOT Máscara de rede: 0 . 0 . 0 . 255 ===================== Endereço de Máquina: 0 . 0 . 0 . 21

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

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

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

20. 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 DHCP

21. Datagramas Formato do Datagrama IP 0 3 4 7 8 15 16 31 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

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

23. Datagramas • O campo Flags é utilizado na fragmentação e remontagem dos datagramas. Seus 3 bits indicam: • Se o datagrama pode ser fragmentado • Se o fragmento pertenceu ao meio do datagrama original • Se o fragmento é o último fragmento do datagrama original

24. Datagramas 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.

25. Datagramas • O código da opção é dividido em: • Copy(1 bit): Copiar para todos os fragmentos, ou somente para o primeiro • Class(2 bits): Indica a classe da opção * • Number(5 bits): Número da opção desejada *

26. Datagramas Classes de Opções

27. Datagramas Exemplos de Opções da Classe 0

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

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

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. Datagramas Desvantagens da Fragmentação • Subutilização de redes com frames maiores • Maior possibilidade para descarte do datagrama fragmentado

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

33. Roteador 1 Host B Host A 192.5.48.2 200.3.25.2 200.3.25.1 192.5.48.1 192.5.48.0 200.3.25.0 Roteador 2 200.3.25.3 Host C 202.1.37.3 202.1.37.1 202.1.37.0

34. Roteamento Tabelas de Roteamento

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

36. Sistema Autônomos Tipos de gateaways e seus protocolos Core Gateways GGP Interior Gateways IGP Exterior Gateways EGP (BGP) Sistema Core INOC (Internet Network Operations Center) Protocolos de Roteamento

37. 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 Limites de um Sistema Autônomo

38. 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 Limites de um Sistema Autônomo

39. Protocolos de Roteamento Sistema Core INOC CG CG SA 1 SA 2 G 1 G 2 G 3 G 4

40. Gateway to Gateway Protocol Utilizado somente pelos Core Gateways Utilização do algoritmo SPF PROTOCOLO GGP

41. Tipo das Mensagens Atualização de Tabela GGP Confirmação GGP Teste de Comunicação de Gateway Protocolo GGP

42. 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) Protocolos IGP

43. 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 Protocolos IGP (RIP)

44. 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; Protocolos IGP (RIP)

45. Tabela de Roteamento C B A D Destino GatewayMétrica A Router1 0 B Router1 0 ....... ....... RIP - Exemplo Router 1 Router 2 Router 3 Tabela de Roteamento Tabela de Roteamento Destino GatewayMétrica C Router2 0 ....... ....... Destino GatewayMétrica D Router3 0 ....... ....... Tabela de Roteamento Tabela de Roteamento Destino GatewayMétrica C Router2 0 A Router1 1 B Router1 1 Destino GatewayMétrica D Router3 0 C Router2 1 A Router2 2 B Router2 2 Router1 envia para Router2 <A, 0> <B, 0> Router1 envia para Router3

46. 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 RIP - Problemas

47. 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 RIP - Melhorias

48. Funcionamento idêntico ao RIP Unidade métrica é o Tempo de Retardo Aproveita características da rede : velocidade troughtput congestionamento ou não de link’s Protocolos IGP (Hello)

49. 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 Protocolos IGP (OSPF)

50. 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 Protocolos IGP (OSPF)