Redes e Serviços Internet (5388)

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1 Ano lectivo 2010/2011 * 2º Semestre Licenciatura em Engenharia Informática Aula 4 1

2 Agenda Redes e Serviços Internet (5388) Trabalho individual teórico Comunicação na camada de Dados (Data) Adaptação dos slides de 2

3 Trabalho teórico Como se processa o endereçamento em IPv6? Quais as diferenças entre o endereçamento em IPv6 e em IPv4? Realizar um trabalho escrito, com um mínimo de 2 páginas, e entregar no e-conteudos. Os trabalhos vão ser verificados pelo Ephorus!!! 3

4 Comunicação na camada de Dados Endereço IP: 32-bits Endereçamento de nível rede Necessário para encaminhar um datagrama à rede IP de destino Endereço MAC (LAN, físico ou Ethernet) Endereçamento de nível ligação Necessário para encaminhar a frame de uma interface para outra interface que lhe está ligada fisicamente na mesma rede O endereço MAC tem 48 bits (na maioria das LANs) e está armazenado na ROM do adaptador Notação hexadeximal: 6bytes com separador ( ou :) Ex: 50:13:DD:7A:21:CC 4

5 Endereços MAC Geridos pelo IEEE Cada fabricante compra o direito de usar um grupo de endereços Numa LAN, cada adaptador tem que ter um endereço MAC único Existem RFCs que ajudam a calcular um IP automático com base no endereço MAC da máquina e nas tabelas ARP (stateless address autoconfiguration /16, fe80::/10 ) 5

6 Uma tabela ARP Address Resolution Protocol É uma tabela local para cada máquina Permite que uma comunicação crie um trama ethernet com o endereço MAC que está associado ao endereço IP de destino Cada computador constrói a sua tabela ARP (e a tabela é dinâmica) Contém os seguintes dados IP MAC TTL (normalmente 20 minutos) 6

7 A quer enviar um datagrama a B, cujo endereço não está na sua tabela ARP A faz um pedido ARP em broadcast indicando que pretende o end. de B Quem tem o end. de B? O endereço MAC de destino = FF-FF-FF-FF-FF-FF B recebe o pacote ARP, responde a A indicando o seu endereço MAC A frame enviada de B para A é enviada apenas para o endereço MAC de A (unicast) A guarda na sua tabela ARP a correspondência IP-MAC até esta perder validade (time-out) 7

8 E quando as máquinas estão em redes distintas? 8

9 A gera datagrama com origem A destino B (IP) A" utiliza ARP para obter o endereço MAC de B e para isso emite uma trama com destino a FF:FF:FF:FF:FF A envia a trama para a rede R recebe a trama e vai perguntar à outra rede que tem se a máquina B se encontra aí (volta correr o ARP no interface ESTE) R recebe uma resposta de B e tranfere essa informação para o interface OESTE) A pensa que a máquina B com o endereço corresponde ao MAC address R Oeste Quando R recebe uma trama, desempacota-a e reencaminha para o interface Este; R mantém tantas tabelas ARP quantos interfaces tiver. 9

10 Ethernet I 10Base Configuração inicial ( ): 10Base5 -Rede em Bus - Cabos coaxiais grossos (thick) - Transmissão em banda de Base - Até 500 metros por segmento - 10 Mbit/s 10

11 Ethernet II 10Base Configuração posterior ( ): 10Base2 -Rede em Bus - Cabos coaxiais finos (thin) - Transmissão em banda de Base - Até 200 metros por segmento - 10 Mbit/s 11

12 Ethernet III 10BaseT >1990 Configuração actual (>90): 10BaseT -T: Twisted Pair - Rede em estrela - Par telefónico entrançado (UTP) / (STP) - Transmissão em banda de Base - Até 100 metros por segmento a 100 Mbit/s 12

13 13

14 Serviço não Fiável e sem Conecção Sem conexão: Não existe handshaking entre o emissor e o receptor. Não fiável: o receptor não envia ACKs ao emissor para validar (ou invalidar) as tramas recebidas O fluxo de datagramas passado aos protocolos de nível superior pode não conter todos os dados emitidos A responsabilidade de completar os dados em falta compete ao protocolo de nível superior, por exemplo o TCP as aplicações (camadas superiores) irão dar conta das falhas 14

15 Algoritmo CSMA/CD Ethernet 1. O adaptador recebe o datagrama do nível rede e constrói uma trama. 2. Se o adaptador detecta que o canal está livre, começa a transmitir, senão espera que fique livre. 3. Se o adaptador consegue transmitir a trama até ao fim sem que haja uma colisão, a transmissão é um sucesso. 4. Se o adaptador detecta uma colisão, interrompe a emissão e envia sinal de engarrafamento (jam signal 48 bits). 5. Depois da interrupção o adaptador entra no estado de retirada exponencial (exponential backoff). Na n-ésima colisão, o adaptador escolhe um valor K aleatoriamente no conjunto {0,1,2,,2 n -1}, espera um tempo correspondente à transmissão de K x 512 bits e volta ao passo 2. 15

16 Ver uma simulação aqui: network_2/applets/csmacd/csmacd.html 16

17 HUB Dispositivo que actua no Nível 1 (físico) Interligação de segmentos através de um Hub Central Os Hubs permitem aumentar a máxima distância entre nós Mas um Hub não isola os segmentos a nível das colisões Todos os segmentos recebem todas as frames -> aumenta a probabilidade de colisão Os Hubs não podem interligar 10BaseT & 100BaseT 17

18 Switch Dispositivo que actua no Nível 2 (ligação) Armazena e encaminha frames Ethernet Encaminha as frames selectivamente com base no endereço MAC de destino, diminuindo o nível de colisão em cada segmento Quando encaminha uma frame para um segmento, utiliza o protocolo CSMA/CD garantir o acesso Dispositivo transparente Os hosts não se apercebem da presença dos switches Dispositivo plug-and-play self-learning Os switches não precisam de ser configurados 18

19 Switch Filtragem (Filtering) Redes e Serviços Internet (5388) Determinar se uma frame deve ou não ser encaminhada para um dado segmento Virtual Private Lans (VPNs) Encaminhamento (Forwarding) Determinar para que segmento da LAN se deve encaminhar uma frame (tabelas ARP e mais) Semelhante ao problema de encaminhamento de datagramas que existe no nível 3 (rede) 19

20 Switch Cada switch mantém uma switch table Elemento da switch table: Endereço MAC, Interface, Time Stamp O switch memoriza os endereços dos dispositivos que estão ligados a cada uma das suas interfaces Quando uma frame é recebida através de uma interface, o switch memoriza o endereço de origem de cada frame Regista o elemento (Endereço MAC, Interface, Instante de Chegada) na tabela de switching Os elementos são eliminados da tabela quando não são recebidas frames dentro de um dado período (TTL até 60 min) 20

21 Switch Redes e Serviços Internet (5388) Quando um switch recebe uma trama: Extrai o endereço MAC de origem da trama Procura esse endereço na tabela de switching se encontrar esse endereço na tabela então no-op senão cria um novo elemento com esse endereço, nº de interface por onde o recebeu, e o instante de chegada 21

22 Switch Quando um switch recebe uma trama: Extrai o endereço MAC de destino da trama procura esse endereço na tabela de switching se encontrar esse endereço na tabela então se o interface é o mesmo por onde a trama chegou então» descarta a trama senão» encaminha a trama para o interface associado senão propaga a trama para todos os interfaces excepto o de chegada 22

23 Switches e Routers São ambos dispositivos store-and-forward Routers: dispositivos do nível rede (examinam o header do datagrama) Switches: dispositivos do nível ligação (examinam o header da trama) Os routers mantém tabelas de routing e implementam algoritmos de routing. Os switches mantém tabelas de switching, implementam filtros e algoritmos de aprendizagem. 23

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26 26

27 Interligar redes com formatos diferentes Bridge (Ponte) Equipamento que liga várias redes diferentes no nível físico e/ou ligação, mas com o mesmo protocolo no nível de rede e/ou transporte, permitindo a criação uma rede homogénea. Normalmente cada bridge tem uma tabela dinâmica que contém todos os endereços da rede que se situa de cada um dos lados da rede, só permitindo a passagem dos endereços que estão de cada um dos lados. É possível através de filtros impedir a passagem de certos tipos de pacotes. Actua no nível ligação (nível dois) Switch Equipamento que liga vários segmentos da uma rede com as mesmas características no nível da ligação (nível 2). Apenas permite a passagem das frames para o segmento onde se situa o endereço destino. Actua também no nível ligação. Ver mais detalhes em: 27

28 Operação de uma bridge entre LAN s e

29 Questões? 29

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