Introdução Introduç ão Rede Rede TCP/IP Roteame Rotea nto nto CIDR

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1 Introdução as Redes TCP/IP Roteamento com CIDR

2 LAN = Redes de Alcance Local Exemplo: Ethernet II não Comutada Barramento = Broadcast Físico Transmitindo ESCUTANDO ESCUTANDO A quadro B C B A. DADOS CRC quadros na fila de espera

3 Quadro ou Frame do Ethernet II : Menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM B A TIPO DADOS CRC CABEÇALHO FECHO

4 Endereços Físicos = MAC No Ethernet, os Endereço endereços físicos Físicos são definidos = pelo MAC padrão IEEE 802 Duas formas de definição de endereços MAC Endereços administrados localmente Definidos pelo administrador da rede. Endereços universais Definidos pelo fabricante Código do Frabricante Número de Série

5 Hub = Broadcast Físico Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. hub C A C A C A A B C

6 Switch = Ethernet Comutada A utilização de switches permite colocar o Ethernet em modo comutado. switch PORTA Estado inicial COMPUTADOR (2) C A... (2) C A... (1) C A... Após a transmissão de A A B C PORTA COMPUTADOR 1 A Após a transmissão de C switch PORTA COMPUTADOR (4) A C... (3) A C A C A B C

7 Porta do Switch = Domínio de Colisão Cada porta do switch define um domínio de colisão. Isto é, só é possível haver colisão entre os computadores conectados a uma mesma porta. switch Tabela de Encaminhamento hub hub PORTA COMPUTADOR A,B,C D,E,F G A B C D E F G

8 Cascateamento de Switches Apesar de melhorar significativamente o desempenho da rede, os Switches ainda apresentam limitação de escala. 1 switch PORTA COMPUTADOR A B C Switch D,E,F,G,H,I A B C 1 switch D E F 5 Switch 2 PORTA COMPUTADOR A,B,C D E F G,H,I 1 switch PORTA COMPUTADOR G H I Switch G H I A,B,C,D,E,F

9 WAN = Redes de Grande Abrangência A interligação de LANs através de roteadores permite interligar um número ilimitado de computadores em distâncias arbitrariamente grandes. rede 1 LAN rede 2 LAN switch 1 2 Roteador Roteador 2 switch 3 WAN Roteador 3 rede 3 LAN switch LAN 1 Tabela de Roteamento Rede Rede 3 Rede 1 Rede 2 PORTA Outros Dados...

10 Pacote = Unidade de Informação na WAN Os pacotes são transportados QUADRO no interior E PACOTE dos quadros. QUADRO = Transporte na LAN PACOTE = Transporte na WAN DESTINO ORIGEM ORIGEM DESTINO DADOS CRC ENDEREÇO DE REDE: definidos pelo IP ENDEREÇO FÍSICO: definidos pelo Ethernet

11 Rede = Bloco de Endereços O agrupamento de computadores em redes permite reduzir a quantidade de informações na memória do roteador. h REDE 1 SWITCH se REDE1... envie para x se REDE2... envie para y SWITCH REDE 3 a b c x REDE1.1 REDE1.2 REDE1.3 REDE 2 y z m se REDE1 ou REDE2... envie para z SWITCH z m REDE3.3 REDE2.2 d e f e y REDE3.3 REDE2.2 REDE2.1 REDE2.2 REDE2.3

12 Internet = Topologia WAN Endereços de Rede definidos pelo Protocolo IP Gateway ou roteador LAN = Rede Física internet LAN = Rede Física LAN = Rede Física LAN = Rede Física

13 Endereços IP Endereços de 32 bits representados em notação decimal pontuada notação binária 2 7 = = = = notação decimal pontuada

14 Interpretação do endereço IP Prefixo (Identificador de Rede) = parte mais significativa do endereço Sufixo (Identificador de HOST) = parte menos significativa do endereço Endereço IP = 32 Bits ID Rede ID HOST Mesmo ID de host em toda LAN LAN = Rede Física Cada LAN precisa ter um ID de Rede diferente LAN = Rede Física LAN = Rede Física

15 Quantos bits identificam a rede e quantos identificam o host? Modelo antigo: Endereçamento com classes O tamanho do prefixo é definido pela faixa ao qual o endereço pertence ID Rede ID HOST Classe Octetos Número de Prefixos Número de hosts por prefixo Faixa de Endereços A (0) R H H H B (10) R R H H C (110) R R R H até D (1110) até Res. (1111) reservado reservado até

16 Exemplos de Classe O endereçamento Endereços com classes permitia IP com apenas Classe 3 tamanhos de rede A a a B C a

17 Exemplo de atribuição de endereços IP Duas redes classe C interconectadas por um roteador identificador de rede identificador do host sub-rede roteador sub-rede o roteador possui um endereço em cada rede

18 Limitação do modelo com classes A falta de flexibilidade na definição dos tamanhos da rede leva a grandes desperdícios Universidade A Instituto B computadores computadores

19 Soluções para criação de uma rede com 2000 computadores Criar múltiplas Limitações redes classe C do IP com Classe Criar uma rede classe B Universidade A Universidade A 253 computadores computadores 2000 computadores OITO CLASSES C 2024 endereços UMA CLASSE B endereços

20 CIDR = Classless Inter-Domain Routing O CIDR CIDR: adota o conceito Endereços máscara IP subrede sem de tamanho classe variável, que permite definir prefixos de qualquer tamanho Introduzido em 1993, modificou a forma como o tamanho do prefixos de rede em um endereço IP é determinado. Também conhecido como VLSM (Variable Length Subnet Masking) Endereço IP (32 bits) R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R H H H H H H H H H H H H Máscara de Subrede (32 bits)

21 Formas de represntação da máscara de subrede Notação decimal pontuada Notação compacta 32 bits em notação decimal pontuada. bits 1 indicam o endereço da subrede bits 0 o endereço do host. Máscaras Default: classe A: ou /8 ou classe B: ou /16 ou classe C: ou /24 ou

22 Divisão em sub-redes Máscaras Cada bit de host trocado em Notação de 0 para 1 divide Decimal a rede em duas Pontuada subredes de mesmo tamanho. Por default, a máscara de uma rede classe C é: Para dividir a rede em 2 subredes, utiliza-se a máscara: Para dividir a rede em 4 subredes, utiliza-se a máscara: Para dividir a rede em 8 subredes, utiliza-se a máscara: Para dividir a rede em 16 subredes, utiliza-se a máscara:

23 Divisão em sub-redes Aumentar a máscara de sub-rede em 1 bit divide o bloco de endereços ao meio / / / / (32 IPs) (64 IPs) (256 IPs) (128 IPs) / / (32 IPs) /25 (64 IPs) (128 IPs) /24 = /25 = /26 = /27 =

24 Agregação em super redes Diminuir o tamanho da máscara SuperRedes sub-rede em 1 bit cria uma super rede com o dobro do número de endereços (contíguos) / (256 IPs) / (256 IPs) / (512 IPs) / /24 = /23 = /22 = (1024 IPs) / (256 IPs) / (256 IPs) / (512 IPs)

25 Endereços IP Especiais Não podem ser Endereços atribuídos a nenhuma IP estação especiais 1) Primeiro endereço do bloco = Identificador da sub-rede exemplo /25 2) Último endereço do bloco = Broadcast para a sub-rede exemplo /25 3) Bloco de endereços de loopback /8 4) Endereço de Inicialização (DHCP) ) Broadcast para todas as redes

26 Loopback = Transmissão Interna Os pacotes Loopback IP com endereço = de Transmissão loopback não são enviados Local para camadas inferiores da pilha TCP/IP. Recomendação do IETF: /8 é reservado para loopback processo A processo B porta A porta B Transporte Rede Enlace Física

27 Exemplo de atribuição de endereços Dividir um bloco de endereços classe C (/24) em três subredes subrede 3 subrede 2 r3 r computadores 50 computadores /24 r computadores subrede1

28 Divisão do bloco único (/24) em três sub-redes O número de endereços de cada bloco é dado por: 2 (32-máscara) / / (128 IPs) (256 IPs) / (128 IPs) / (64 IPs) / (64 IPs)

29 Cada LAN recebe endereços de uma sub-rede diferente Exemplo de Atribuição de Endereços subrede subrede / /26 r3 r / r /25 subrede 1

30 Filtragem de endereços MAC A placa de rede Filtragem repassa informações de para Endereços a cada superior apenas em três situações: unicast coincidente, multicast coincidente ou broadcast IP = Multicast IP = REDE MAC FÍSICA INTERRUPÇÃO MAC D = PLACA DE REDE LOCAL MAC D = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF) MAC D = MULTICAST ( E ) MAC D MAC O IP O IP D DADOS CRC

31 Mapeamento de endereços IP e MAC É feito através do protocolo ARP ARP (Address Resolution Protocol) qual o MAC do IP ? o MAC do IP é C? ARP REQUEST ARP REPLY A B C

32 Comunicação Intra-redes e Inter-redes O ARP funciona de forma Roteamento diferente para localizar endereços que estejam na mesma rede que o host transmissor (intra-rede) ou em outra rede (inter-rede) ARP Request Comunicação Intra-rede internet REDE REDE REDE REDE ARP Request Comunicação Inter-redes

33 MAC do Destinatário Roteamento É sempre alguém que está na mesma rede local que o transmissor Comunicação intra-rede Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do computador de destino. Comunicação inter-redes O endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador ligado a mesma rede física que a estação transmissora. INTRA-REDE MAC HOST DESTINO MAC ORIGEM IP ORIGEM IP DESTINO DADOS INTER-REDES MAC ROTEADOR MAC ORIGEM IP ORIGEM IP DESTINO DADOS

34 Endereço MAC = Enlace e Endereço IP = Rede O endereço MAC aponta para o destino do próximo salto (no mesmo enlace) e o endereço IP aponta para o destino final na rede. B A IP A IP D B C D C IP A IP D IP B IP C A D IP A IP D

35 Tabela de Roteamento Existem em todos Tabela os computadores de Roteamento e roteadores da rede (e qualquer outro dispositivo que atue na camada 3 ou superior). Rede Destino Gateway Interface Custo Endereço de base e Máscara de Subrede /24 Endereço do próximo roteador Por onde o pacote será enviado Desempate caso exista mais de uma rota para o mesmo destino ENDEREÇO DE BASE PROPRIEDADE: O resultado de um E-BINARIO de qualquer endereço da rede com a máscara resulta sempre no endereço de base.

36 Exemplo: Cada Exemplo elemento da rede precisa Tabelas saber para onde Roteamento enviar seus pacotes a fim de entregá-los ao destino final. REDE / A INTERNET roteador 1 roteador B / / REDE /24

37 Tabela de roteamento do computador B Tabela do computador B Rede Destino Gateway Interface Custo /24 não tem eth0 ou / eth0 ou / eth0 ou roteador 1 B / eth0

38 Critérios de desempate das rotas Utilizado Seqüência quando mais de uma de linha Análise da tabela aponta da para Rota redes de destino que incluem o endereço para onde o pacote será enviado. 1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA ROTA MAIS ESPECÍFICA = ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA ROTA COM A MAIOR MÁSCARA DE SUBREDE 2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO 3) INTERNO AO SISTEMA EXEMPLO: ORDEM DAS ROTAS NA TABELA

39 Tabela do Roteador 1 Tabela do Roteador 1 Rede Destino Gateway Interface Custo /24 não tem /24 não tem / REDE /24 REDE / roteador 1 roteador REDE / / /30

40 Tabela do Roteador 2 Tabela do Roteador 2 Rede Destino Interface Custo / / / / /30 REDE /24 INTERNET roteador 1 roteador REDE / / /30

41 Eliminando rotas desnecessárias Uma rota Rota é desnecessária Default quando e sua Gateway eliminação não Default muda o trajeto do pacote enviado aos destinos que ela representa. Rede Destino Gateway Interface Custo /24 não tem eth0 ou / eth0 ou / eth0 ou roteador 1 O roteador 1 é o gateway default para a rede pois ele é o caminho para todas as demais redes B / eth0

42 Mais de um caminho para um mesmo destino usando saltos Todos os caminhos Múltiplas possíveis são Rotas representados e Custos na tabela de roteamento (configuração manual). Rede Destino Gateway Interface Custo / / / / /24 Não tem REDE / / /30 R1 10 Mbps R2 INTERNET / Mbps 100 Mbps R /30 REDE /24

43 Utilizando custos relativos a velocidade do enlace O enlace mais Múltiplas rápido da rede (Vmax) Rotas tem custo e Custos 1. Os demais enlaces tem custo relativo (Vmax/V). Rede Destino Gateway Interface Custo / / / / /24 Não tem REDE /24 R / /30 10 Mbps (10) R2 INTERNET / Mbps (1) R3 100 Mbps (1) /30 REDE /24

44 Roteamento com sub-redes Não existe Roteamento diferença na definição das com tabelas Subredes roteamento quando máscaras de sub-rede que não são default são utilizadas. REDE / / /30 A roteador 1 roteador 2 INTERNET B / /30 REDE /25

45 Exemplo Tabelas de Roteamento Tabelas de roteamento com máscaras de sub-rede que não são default Computador A Rede Destino Gateway Interface Custo /25 não tem / Roteador 1 Rede Destino Gateway Interface Custo /25 não tem /25 não tem / Roteador 2 Rede Destino Gateway Interface Custo / /

46 Endereçamento baseado em classes Endereçamento sem classes (CIDR e VLSM) ARP (Address REsolution Protocol) Tabelas de roteamento Agregação de rotas

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