Aula-19 NAT, IP Móvel e MPLS. Prof. Dr. S. Motoyama

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1 Aula-19 NAT, IP Móvel e MPLS Prof. Dr. S. Motoyama 1

2 NAT Network address translation Resto da Internet Rede local (ex.: rede doméstica) / Todos os datagramas que saem da rede local possuem o mesmo e único endereço IP do NAT de origem: , números diferentes de portas de origem Datagramas com origem ou destino nesta rede possuem endereço /24 para origem, destino (usualmente) 2

3 NAT Network address translation Motivação: redes locais podem utilizar apenas um endereço IP: Não é preciso alocar uma gama de endereços do ISP: apenas um endereço IP é usado para todos os dispositivos Podem-se alterar os endereços dos dispositivos na rede local sem precisar notificar o mundo exterior Pode-se mudar de ISP sem alterar os endereços dos dispositivos na rede local Dispositivos da rede local não são explicitamente endereçáveis ou visíveis pelo mundo exterior (um adicional de segurança). 3

4 NAT Network address translation Implementação: o roteador NAT deve: Datagramas que saem: substituir (endereço IP de origem, porta #) de cada datagrama para (endereço IP do NAT, nova porta #)... clientes/servidores remotos responderão usando (endereço IP do NAT, nova porta #) como endereço de destino. Lembrar (na tabela de tradução do NAT) cada (endereço IP de origem, porta #) para o par de tradução (endereço IP do NAT, nova porta #). Datagramas que chegam: substituir (endereço IP do NAT, nova porta #) nos campos de destino de cada datagrama pelos correspondentes (endereço IP de origem, porta #) armazenados da tabela NAT 4

5 NAT Network address translation 2: eador NAT substitui end. origem do datagram de , 3345 para , 5001, atualiza a tabela 1: hospedeiro envia datagrama para , 80 3: Resposta chega endereço de destino: , : eador NAT substitui o endereço de destino do datagrama de , 5001 para ,

6 NAT Network address translation Campo número de porta com 16 bits: conexões simultâneas com um único endereço de LAN NAT é controverso: eadores deveriam processar somente até a camada 3 Violação do argumento fim-a-fim A possibilidade de NAT deve ser levada em conta pelos desenvolvedores de aplicações, ex., aplicações P2P A escassez de endereços deveria ser resolvida pelo IPv6 6

7 Rede nativa ou local: lar permanente do usuário (ex., /24) IP móvel: vocabulário Agente nativo ou local: entidade que implementa as funções de mobilidade em benefício do usuário móvel quando ele está remoto Endereço permanente: endereço na rede local; pode sempre ser usado para alcançar o usuário móvel ex.,

8 IP móvel: vocabulário Endereço permanente: fica constante (ex., ) Rede visitada: rede na qual o usuário móvel se encontra num certo momento (ex., /24) Correspondente: quer se comunicar com o usuário móvel Agente externo: entidade na rede visitada que implementa funções de mobilidade em benefício do usuário móvel. 8

9 Como contatar o móvel eamento indireto: comunicação do correspondente ao usuário móvel passa pelo agente local; então é enviada ao remoto eamento direto: correspondente obtém o endereço care-ofaddress do usuário móvel e transmite diretamente para ele 9

10 Mobilidade: Registro Rede local Rede visitada Resultado final: 2 wide area network Agente externo contata agente nativo: este usuário móvel está residente na minha rede Agente externo sabe sobre o usuário móvel Agente local conhece a localização do usuário móvel 1 O usuário móvel contata o Agente externo ao entrar na rede visitada 10

11 eamento indireto Agente local intercepta os pacotes e envia ao agente externo Agente externo recebe pacotes e encaminha ao usuário móvel Rede local Túnel Correspondente endereça pacotes usando o endereço local do usuário móvel Usuário móvel responde diretamento ao correspondente 11

12 eamento indireto: Túnel Pacote de agente externo para o móvel Pacote enviado de agente local para agente externo: um pacote dentro de um pacote. dest: dest: dest: Endereço Permanente: dest: Pacote enviado pelo correspondente Care-of address:

13 eamento indireto Usuário móvel usa dois endereços: Endereço permanente: usado pelo correspondente (assim, a localização do usuário móvel é transparente para o correspondente) Care-of-address: usado pelo agente local para enviar datagramas ao usuário móvel As funções do agente externo podem ser feitas pelo próprio usuário móvel eamento triangular: correspondente-rede local-usuário móvel 13

14 eamento indireto: Mudança para outra rede Suponha que o usuário móvel se mova para outra rede Registra com novo agente Novo agente externo registra com agente local Agente local atualiza care-of-address para o usuário móvel Pacotes continuam a ser enviados ao usuário móvel (mas com novo care-of-address) Mobilidade, a mudança de rede remota é transparente: conexões em curso podem ser mantidas! 14

15 eamento direto Correspondente envia ao agente externo Correspondente pede, recebe endereço do agente externo do usuário móvel Usuário móvel responde diretamente ao correspondente Agente externo recebe pacotes, envia ao usuário móvel 15

16 eamento direto Resolve problema do roteamento triangular Não é transparente para o correspondente: correspondente deve obter o careof-address do agente externo O que ocorre se o usuário móvel muda de rede visitada? 16

17 eamento direto: Mudança de rede Agente externo âncora: AE (agente externo) na primeira rede visitada Dados sempre são roteados primeiro para o AE âncora Quando o usuário móvel muda: novo AE arranja para ter os dados enviados pelo AE anterior (encadeamento) 17

18 MPLS - Motivação Uma outra técnica de integração de serviços. A rede ATM é relativamente complexa, necessita de novos equipamentos e uma nova filosofia de gerenciamento. A rede ATM levou muito tempo para a sua padronização. Houve um crescimento exponencial da Internet na última década. Surgimento de novas aplicações (voip, multimídia, etc) na Internet. Necessidade de garantir uma certa qualidade de serviço a essas novas aplicações. Desenvolvimento de uma rede baseada na tecnologia utilizada na Internet, mas com alta capacidade de comutação e com garantia na qualidade de serviço. 18

19 MPLS - Elementos Básicos LER - Label Edge Router eador de borda - Classifica os pacotes - ula os pacotes LER LSR - Label Switching Router eador de Rótulos - Comuta pacotes utilizando os rótulos LER LER LSR LSR LER LSR LSR LER Nuvem MPLS LER LER

20 MPLS - Princípio de Operação 1. Estabelece caminho entre a rede origen e a rede destino, utilizando, por ex o protocolo de roteamento OSPF. LER 2. Estabelece os rótulos a serem utilizados na rede para fins de comutação em cada roteador. O protocolo para essa finalidade pode ser LDP (Label Distribution Protocol), RSVP, BGP. LAN LER LSR LSR LER 3. LER recebe o pacote de uma LAN e acrescenta um rótulo. LER LSR LSR LER Nuvem MPLS LAN LER 4. LSR comuta pacote, através da permutação de rótulos. LER 5. LER de egresso remove o rótulo e entrega o pacote

21 Exemplo de Distribuição de Informação de eamento Prefixo Enderereço Int Prefixo Enderereço Int. Prefixo Enderereço Int eador eador pode ser alcançado 1 através desse roteador eador e podem ser alcançados através desse roteador. Atualização de rotas utilizando o protocolo OSPF pode ser alcançado através desse roteador. 2 eador

22 Exemplo de Encaminhamento de pacote na rede tradicional Prefixo Enderereço Int Prefixo Enderereço Int. Prefixo Enderereço Int eador Dados eador 2 eador Dados Dados Dados 2 eador Pacote é enviado utilizando endereço IP. 22

23 Exemplo de Distribuição de Informação de eamento em MPLS En Prefixo Enderereço Int. Sai En Prefixo Enderereço Int. Sai En Prefixo Enderereço Int. Sai eador eador e podem ser alcançados através desse roteador. Atualização de rotas utilizando o protocolo OSPF pode ser alcançado através desse roteador. 2 eador eador pode ser alcançado através desse roteador

24 Exemplo de Distribuição de Informação de Labels em MPLS En Prefixo Enderereço Int Sai 3 5 En 3 5 Prefixo Enderereço Int Sai 8 2 En 8 Prefixo Enderereço Int Sai eador eador 1 eador Use label 8 para Use label 3 para e 5 para Distribuição de labels, utilizando o protocolo LDP. Use label 2 para eador

25 Exemplo de Encaminhamento de pacote na rede MPLS En Prefixo Enderereço Int Sai 3 5 En 3 5 Prefixo Enderereço Int Sai 8 2 En 8 Prefixo Enderereço Int Sai eador eador 1 8 eador Dados Dados Dados Dados 2 eador utiliza o label para comutar. Insere um label na saida. eador

26 Posição do Label O label pode ser colocado: - no lugar de VPI/VCI no caso de utilizar a infra-estrutura ATM - no lugar de DLCI no caso de utilizar o Frame Relay - entre a camada enlace de dados (L2) e a camada rede (L3). Posição no cabeçalho da célula Posição no cabeçalho PPP 26

27 Switch ATM como LSR eadores conectados entre si usando um overlay de circuitos virtuais em uma rede ATM Comutadores ATM transformados em LSR. Não há necessidade de manter circuitos virtuais entre os roteadores. Não há modificação no hardware, somente no software 27

28 eamento Explícito Eng. de Tráfego Exemplo: Seja a rede mostrada abaixo com formato de peixe. MPLS permite fazer um roteamento com caminho escolhido, utilizando o protocolo RSVP (resource reservation protocol). Por ex., um caminho R1, R3, R6 e R7 e um outro caminho R2, R4, R5 e R7. No roteamento IP, esses caminhos seriam iguais. 28

29 Redes Privadas Virtuais e Túneis MPLS e fácil de montar túneis. MPLS permite empilhamento de rótulos. 29

30 Exercícios 19.1 Os rótulos MPLS normalmente possuem 20 bits de extensão. Explique porque isso oferece rótulos suficientes quando MPLS é usado para o encaminhamento baseado no destino A MPLS às vezes tem sido considerada como algo que melhora o desempenho do roteador. Explique por que isso poderia ser verdade e sugira motivos pelos quais, na prática, isso pode não acontecer. 30

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