Data and Computer Network Subnet-Mask & Routing

Transcrição

1 Subnet-Mask & Routing Prof. Doutor Felix Singo Ass. Velito Gujamo 1

2 Máscara de sub-rede Data and Computer Network Ao configurar o TPC/IP, além do endereço IP é preciso informar também o parâmetro da máscara de sub-rede, ou subnet mask. A máscara de sub-rede é formada por apenas dois valores: 0 e 255. Máscara de rede padrão classe A, a máscara padrão será classe B, a máscara padrão será classe C, a máscara padrão será , 2

3 Exemplo Endereço IP Classe do endereço Parte referente a rede Parte referente ao Host Máscara Padrão A B C

4 ...mas, afinal, para que servem as máscaras de sub-rede? Apesar das máscaras padrão acompanharem a classe do endereço IP, é possível mascarar um endereço IP. Endereço IP Máscara de Subrede (padrão) Parte referente a rede Parte referente ao Host com com

5 ... e então? Dentro de uma mesma sub-rede, todos os hosts deverão ser configurados com a mesma máscara de sub-rede. Caso contrário poderão não conseguir comunicar-se, pois pensarão estar conectados a redes diferentes! Endereço IP Máscara de Sub-rede

6 Subnet-Mask Drª. Sheila Sitoe Prof. Doutor Félix Singo 6

7 Distribuição dos endereços pelas classes Classe Nº de Redes Endereços de rede válidos Nº de dispositivos A = até = Endereços de dispositivos válidos x até x B 2 14 = até = x.x.0.1 até x.x C 2 21 = até = 254 x.x.x.1 até x.x.x.254 Classe A (1º bit = 0); Classe B (dois 1ºs bits = 10); Classe C (três 1ºs bits =110) Endereços reservados:

8 Endereçamento IP com Sub-redes Endereços de Sub-redes Para criar várias sub-redes dentro de uma única rede, é necessário atribuir endereços diferentes a cada uma das sub-redes a partir do endereço original. Para tal utilizamos os bits do campo de identificação do host para formar o endereço das subredes. Endereço original Rede Host Endereço dividido em sub-redes Rede Sub-rede Host 8

9 Endereçamento IP com Sub-redes Endereço original Rede Host Endereço dividido em sub-redes Rede Sub-rede Host Endereços de Sub-redes O número de sub-redes de uma rede é função do número de bits do campo sub-rede e é igual a 2bits de sub-rede. Exemplo: Dois bits no campo de sub-rede permitem identificar quatro sub-redes: 00; 01; 10; 11 9

10 Máscara de Rede Data and Computer Network Consideremos a seguinte máquina: IP: º caso: A rede a que pertence não tem sub-redes, logo; Endereço da classe C Rede:

11 Máscara de Rede Data and Computer Network 2º caso: A rede tem sub-redes IP: Como saber a que sub-rede pertence esta máquina? Identificação da sub-rede depende do nº de bits do campo sub-rede No exemplo é: 225 = Daí resultam as seguintes sub-redes: 11

12 Exemplo Data and Computer Network 1 bit: = Neste caso, o Host pertence à sub-rede bits: = Neste caso, o Host pertence à sub-rede bits: = Neste caso, o Host pertence à sub-rede É sempre necessário indicar quantos bits pertencem à sub-rede! 12

13 Assim, teremos: Data and Computer Network Para especificar que a sub-rede é formada por 2 bits, teríamos a seguinte máscara: Endereço: = Máscara: = Rede: =

14 Criação de Sub-redes Classe C Drª. Sheila Sitoe Prof. Doutor Félix Singo 14

15 Repare que: Data and Computer Network Router A Router B Router A Router B

16 ... Recordar que: Um endereço Classe C usa os 3 primeiros bytes para identificar a rede. Para criar sub-redes terá de se usar os bits do último byte. A quantidade de sub-redes e de Hosts por sub-rede depende do nº de bits do último byte usados para identificar a sub-rede Ou seja, o nº de bits a 1 do último byte da máscara. 16

17 Nº de sub-redes e endereços Classe C Nº Bits Máscara Nº Sub-Redes Nº Endereços x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = 0 Em que x = Nº de Sub-redes = 2 bits de sub-rede 2 Nº de Hosts = 2 8-bits de sub-rede -2 17

18 Endereços de Sub-rede Os endereços de sub-rede disponíveis são dados por: N x (2 8 valor do 4º byte da máscara de rede) Onde N são todos os inteiros em [1, nº de sub-redes]. Exemplo, para a rede /26 cuja máscara , N = {1,2} logo N x ( ) = N x 64 Sub-redes válidas 64 e 128 Endereços completos: e

19 Endereços disponíveis em cada sub-rede Endereços disponíveis em cada sub-rede são todos os endereços no intervalo: [Nº de sub-redes+1, Nº de sub-rede+nº de Hosts por rede] No Exemplo anterior: Na sub-rede 64 vão de 65 a 126 Na sub-rede 128 vão de 129 até

20 Exercício Para o endereço de rede /27. determine A Máscara Nº máximo de sub-redes Nº máximo de endereços disponíveis p/sub-rede Os endereços das sub-redes Endereços válidos dentro das sub-redes Endereço de broadcast em cada sub-rede 20

21 Lösung Data and Computer Network 1. Máscara: Uma rede classe C com máscara /27 suporta 6 sub-redes e 30 Hosts por sub-rede. 3. Endereços das sub-redes: N x ( ) = N x 32, com n = {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Logo, as sub-redes são: 32, 64, 96, 128, 160 e Endereços disponíveis por sub-rede e broadcast: 1. Sub-rede 32: Endereços disponíveis: 33 a 62 Endereço de broadcast: 63 21

22 Sub-rede 64 Endereços disponíveis: 65 a 94 Endereço de Broadcast: 95 Sub-rede 96 Endereços disponíveis: 97 a 126 Endereço de Broadcast: 127 Sub-rede 128 Endereços disponíveis: 129 a 158 Endereço de Broadcast: 159 Sub-rede 160 Endereços disponíveis: 161 a 190 Endereço de Broadcast: 191 Sub-rede 192 Endereços disponíveis: 193 a 222 Endereço de Broadcast:

23 Exercício 2 Para o endereço de rede /25. determine A Máscara Nº máximo de sub-redes Nº máximo de endereços disponíveis p/sub-rede Os endereços das sub-redes Endereços válidos dentro das sub-redes Endereço de broadcast em cada sub-rede 23

24 Lösung O endereço de rede com apenas um bit na sub-rede é inválido. Routers cisco permitem usar esta máscara para criar duas sub-redescom 126 hosts por rede. Endereços das sub-redes são: 0 e 128 Endereços disponíveis e de Broadcast: Sub-rede 0- endereços disponíveis: 1 ao Sub-rede 128 ender. Disponíveis: 129 ao

25 Exercício 3 Dado o endereço de rede com máscara , determine A que Sub-rede pertence Endereço de Broadcast da sub-rede Os endereços disponíveis na sub-rede 25

26 Lösung A máscara indica que tem sub-redes. Para sabermos a qual pertence temos que determinar todas as possíveis! N x ( ) = n x 8, com n = {1,2,3,,29,30} Logo as sub-redes são: 8, 16, 24, 32, 40,,160, 168, 176, 184, 192, 200, 208,216, 224, 232, 240. Como o último byte está entre as sub-redes168 e 176, concluímos que o endereço pertence à sub-rede 168, ou seja, Outra saída: converter os últimos bytes do endereço e da máscara para binário. Address: e Máscara: , a máscara indica que os 5 primeiros bits pertencem à sub-rede. Assim, o endereço de sub-rede será =

27 Exercício 4 1. Para o endereço de rede /20 ( ), determine i. o nº máximo de sub-redes, ii. o nº máximo de endereços disponíveis por sub-rede, iii. os endereços das sub-redes, iv. os endereços válidos dentro das sub-redes e v. o endereço de broadcast em cada sub-rede. 27

28 Lösung Data and Computer Network Uma rede classe B com mascara /20 suporta 14 sub-redes e 4094 endereços por sub-redes. Endereços das sub-redes: o 3º byte é dado por nx(28 240)= nx16, com n=1,2,,14. Logo, as sub-redes são: 16.0; 32.0; 48.0; ; 208.0; Endereços disponíveis e Broadcast: Sub-rede 16.0: 16.1 ao Sub-rede 32.0: 32.1 ao Sub-rede 224.0: ao

29 Exercício 5 1. Para o endereço de rede /25 ( ), determine o i. Nº máximo de sub-redes, ii. Nº máximo de endereços disponíveis por subrede, iii. Os endereços das sub-redes, iv. Os endereços válidos dentro das sub-redes e v. O endereço de broadcast em cada sub-rede. 29

30 Lösung Data and Computer Network Uma rede classe B com mascara /25 suporta 510 sub-redes e 126 endereços por sub-redes. Endereços das sub-redes: este é o caso de excepção das sub-redes classe C. o 3º byte inclui todos os inteiros no intervalo [0, 255]. O 4º byte pode ser 0 ou 128. Logo, as sub-redes são: 0.128; 1.0; 1.128; ; 254.0; e Endereços disponíveis e Broadcast: Sub-rede 0.128: ao Sub-rede 1.0: 1.1 ao Sub-rede : ao Sub-rede 255.0: ao

31 Roteamento IP P P P Drª. Sheila Sitoe Prof. Doutor Félix Singo 31

32 Os pacotes podem ir até 1500 bytes! onde temos até 1460 bytes de dados e 40 bytes dos headers. Um file de 15 KB, por exemplo, seria dividido em um total de 11 pacotes; os 10 primeiros contendo 1460 bytes cada um e o último contendo os últimos 760 bytes. 32

33 Roteamento - Exemplo Data and Computer Network Router 1 Router 2 Yuri P P P Vipke Rede A Rede B Rede C Yuri que pertence à rede A pretende enviar dados à Vipke que pertence a rede C. 1º Passo: O PC Yuri verifica que o destino do pacote não é da sua rede! 33

34 1º Passo (... Cont.) Data and Computer Network Router 1 Router 2 Yuri P P P Vipke Rede A Rede B Rede C A camada de rede do PC Yuri tem a informação de que todos os pacotes destinados a uma rede remota devem ser enviados para o router 1. Assim, o pacote é enviado para o router 1, usando as camadas de enlace e física. 2º Passo: Router1 verifica que o pacote recebido não se destina a nenhuma das redes a que está ligado (A e B), mas sim a C. 34

35 2º Passo (... Cont.) Router 1 Router 2 Yuri P P P Vipke Rede A Rede B Rede C Para chegar a C, o router1 envia o pacote para o router2. 3º Passo: O router 2 está ligado à rede C, onde está o PC Vipke, a quem se destina o pacote. O router2 só tem que enviar o pacote para PC Vipke usando as camadas inferiores do modelo OSI. 35

36 Síntese I - Roteamento Data and Computer Network A função de roteamento lê o endereço destino do pacote e verifica se pertence a alguma rede local. Caso sim o router envia de imediato para a máquina destino. Caso não, consulta a tabela de roteamento para determinar a quem deve entregar o pacote de modo a chegar à rede destino. 36

37 Síntese II - Roteamento Data and Computer Network O roteamento é a principal forma utilizada na Internet para a entrega de pacotes de dados entre hosts. O modelo de roteamento utilizado é o do salto-por-salto (hop-by-hop) Cada roteador que recebe um pacote de dados, abre-o, verifica o endereco de destino no cabeçalho IP Calcula o proximo salto que vai deixar o pacote um passo mais proximo de seu destino e entrega o pacote neste proximo salto Este processo se repete e assim segue ate' a entrega do pacote ao seu destinatario. 37

38 Endereçamento Data and Computer Network A camada de rede identifica todos os dispositivos ligados a uma rede com um endereço lógico. Todos os pacotes transmitidos incluem no cabeçalho o endereço lógico do destino e da origem. O endereçamento usado na camada de rede tem duas partes: Identificação da rede Identificação do Host 38

39 Tabela de roteamento com base ID da rede e endereço lógico Voltando ao exemplo: Router 1 Router 2 Yuri P P P Vipke Rede A Rede B Rede C Rede A B C Próximo Router Local Local 2 Rede A B C Próximo Router 1 Local Local 39

40 Tabelas e Protocolos de Roteamento. Para que isto funcione, sao necessarios dois elementos: tabelas de roteamento e protocolos de roteamento. Tabelas de roteamento sao registos de endereços de destino associados ao numero de saltos até ele. Protocolos de roteamento determinam o conteúdo das tabelas de roteamento São eles que ditam a forma como a tabela é montada e de quais informacoes ela é composta. 40

41 Roteamento IP Data and Computer Network Na arquitectura TCP/IP as formas de roteamento são divididas em duas categorias: Roteamento Directo O roteamento directo refere-se às situações em que a máquina de destino se encontra na mesma rede onde está também situada a que origina a mensagem; Neste caso o Algoritmo de Roteamento resume-se a identificar que o destinatário pertence à mesma rede podendo então a mensagem ser enviada directamente; Neste tipo de roteamento, o utilizador não intervém na definição das regras que são automaticamente criadas ao configurar o interface de rede; 41

42 Roteamento IP Data and Computer Network Por serem automaticamente criadas e eliminadas sempre que um interface de rede é configurado ou cancelado, as regras de Roteamento Directo são chamadas dinâmicas; Roteamento Indirecto O roteamento indirecto refere-se às situações em que a máquina de destino se encontra numa rede diferente da máquina que origina a mensagem; Neste caso, o Algoritmo de roteamento deverá identificar o dispositivo de roteamento que esteja ligado a sua rede e que seja capaz de reencaminhar a mensagem; 42

43 Roteamento IP Data and Computer Network No Indirecto, como a localização exacta do destinatário é desconhecida, o utilizador é que deverá criar as regras necessárias ao encaminhamento das mensagens; Por serem manualmente criadas pelo utilizador, e consequentemente terão de ser manualmente eliminadas pelo utilizador, as regras de Roteamento Indirecto são chamadas de estáticas; Na vida real, uma rede é mais complexa do que uma simples rede local, havendo necessidade da criação de regras de roteamento; 43

44 Roteamento de Pacotes IP Drª. Sheila Sitoe Prof. Doutor Félix Singo 44

45 Processo de Routing de Pacotes Quando um router recebe um pacote executa duas funções principais: Determinar como fazer chegar o pacote ao destino; Por qual das suas interfaces deve rotear o pacote e para quem deve ser enviado. Encapsular o pacote de modo a poder enviá-lo para a interface determinada com a função anterior. As duas funções são designadas: Routing & Switching 45

46 Exemplo Data and Computer Network Router B Router C Rede B Rede A Router A Rede C Destino Rede A Rede B Rede C Rede D Router D Rede D Próximo router Local router B Local router D Router E 46

47 Exemplo Data and Computer Network Router B Router C Rede B Rede A Router A Rede C Router D Rede D Router E Router B Router C Router D Router E Destino Pr router Destino Pr router Destino Pr router Destino Pr router Rede A Rede B Rede C Local Local Router A Rede A Rede B Rede C Router B Local Router B Rede A Rede B Rede C Router A Router A Local Rede A Rede B Rede C Router D Router D Router D Rede D Router A Rede D Router B Rede D Local Rede D Local 47

48 O Router Data and Computer Network Componentes principais: Sistema Operativo Mikrotik Router OS IOS Inetrnetwork Operating System Microcódigo de arranque do sistema Plataforma Hardware ( tipos de memórias) Processador Interfaces Ports 48

49 O Router Data and Computer Network Software do router: Sistema operativo Microcódigo de arranque do sistema: POST Rotina guradada em ROM usada para verificar a funcionalidade do router e detectar as suas interfaces ROM Monitor Rotina guardada em ROM usada no fabrico, teste e depuração de erros associados ao router. Mini-OS imagem do sistema operativo guardada em ROM. 49

50 O Router Data and Computer Network Plataforma Hardware: Processador Memórias (vários tipos) RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory) Flash (EEPROM Electrically Erasable Programmable ROM) NVRAM (Non-Volatile RAM) Registo de configuração Ports (portas ou portos) Interfaces 50

51 Fluxo do processo de arranque do Router Liga o Router Executa o POST Flash tem uma imagem do SO? no Load SO image ROM Router em modo Boot Load SO image para Flash NVRAM vazia? no Load configuração da NVRAM em RAM Entrar em modo SETUP? Termina inicialização do SO Router Funcional Modo Setup Copy configuration to NVRAM 51

52 Configuração Básica do Router Configurar o nome do router Por defeito o nome do router é router Router (config) # hostname estec Estec (config) # Configurar o Prompt do sistema: Estec (config) #prompt %h:%p Estec:# Estec:# no prompt Configuração do Endereço IP Estec:# ip address

53 Exemplo de routing entre duas máquinas Máquina A IP: MAC: IP: MAC: Máquina B Rede C Rede A S0 Router A S1 Rede B Router B S0 S1 IP S0: IP S1: MAC: IP S0: IP S1: MAC:

54 Configuração de uma Rede IP Router Beira Router Nampula E0 S0 S0 E0 E0 E0 S0 S1 Máquina A Router Máquina B Maputo Quatro redes 4 endereços de rede Classe C: e

55 E0 Máquina A S0 E0 Beira Router Dispositivo Interface IP Address Máquina A E Default-gateway Maputo Router S0 S1 Maquina B E Default-gateway Router Beira E Máquina B E0 S0 E0 Nampula Router S Router Maputo S S Router Nampula S E

56 Estudo de Caso II Data and Computer Network /24 Router E / /24 Switch Router A Router B / / / / / /24 Switch / / /24 Router C Router D / / /24 Router F Identifique as redes existentes na topologia Crie o routing table no Router E Crie o routing table no Router F / /24 Destino Gateway

57 Roteamento IP Data and Computer Network A implementação de regras de roteamento consiste em criar, para cada destino ou conjunto de destinos, uma tabela que identifica o dispositivo (PC ou Router) para qual deve ser enviada a mensagem e que assegurará o seu reencaminhamento, normalmente designado por GATEWAY. Esta tabela é designada por Tabela de Roteamento(Routing Table); Cada regra que consta da tabela é designada de Rota(Route); Cada uma das rotas deverá conter a seguintes informação mínima: 1. Destino(Destination Address): materializado pela identificação do(s) endereço(s) do(s) destinatário(s) sob a forma de Endereço IP/ Máscara da rede que pretendemos atingir; 57

58 Roteamento IP Data and Computer Network 2. Porta de Saída(Gateway): materializada pela identificação do dispositivo que fará o reencaminhamento da mensagem sob a forma do Endereço IP do interface deste dispositivo ligado à rede da máquina; Notas: Para entendermos correctamente todo o processo de roteamento é fundamental não existir dúvidas sobre o conceito de uma rede; Do ponto de vista do Protocolo IP, uma rede com uma máscara de n bits é o conjunto de todos endereços IP que tem, na sua representação binária, os primeiros n bits iguais entre si. 58

59 Roteamento IP Data and Computer Network Do ponto de vista do Protocolo IP uma rede não é um conceito físico, mas apenas uma gama de endereços IP bem determinada; O conjunto de Endereços IP que corresponde a uma rede física é chamado de Domínio de Broadcast; Não existe nenhuma forma de uma máquina saber a estrutura de um Domínio de Broadcast que não seja a sua. 59

60 Exemplo de Configuração de Router s recorrendo ao esquema da rede da UP_Beira 60

61 Exercício Data and Computer Network Internet Router A Router B ` ` ` ` Rede A Rede B 1. 1Elaborar um plano de distribuição de endereços IP e definir as rotas necessárias em cada Router; Nota: O ISP atribuiu o IP /30 para o acesso à Internet; A rede A deverá comportar 50 computadores; A rede B deverá comportar 100 computadores. 61

62 Tipo de cabo usado na ligações entre diversos dispositivos HUB BRIDGE SWITCH ROUTER SERVER WORKSTATION HUB C C C D D D BRIDGE C C C D D D SWITCH C C C D D D ROUTER D D D C C C SERVER D D D C C C WORKSTATION D D D C C C C CABO CRUZADO & D CABO DIRECTO 62

63 Nº de sub-redes e endereços Classe B Nº Bits Máscara Nº Sub-Redes Nº Endereços x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = x.x.x = = = 0 Em que x = Nº de Sub-redes = 2 bits de sub-rede 2 Nº de Hosts = 2 8-bits de sub-rede -2 63

64 Criação de Sub-redes da Classe B xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx = xx =

65 VLSM na Classe B Nº de dispositivos Máscara = = = = = = = = = = = = = =

66 Exemplo Data and Computer Network Dado o endereço classe B , criar uma rede VLSM com 10 sub-redes com a seguinte distribuição dos dispositivos por rede: 500; 450; 250; 250; 100; 100; 30; 30; 2, 2 Rede Dispositivos Bloco máscara 1º Passo: Determinar o tamanho dos blocos em cada subrede. Determinar a máscara. A B C D E F G H I J

67 2º Passo: Atribuição dos espaços de endereçamento Sub-rede A B C D E F G H I J 67

68 3º Passo: Distribuição de endereços pelas sub-redes Sub-rede Endereço sub-rede Endereço dispositivo Endereço broadcast A / B / C / D / E / F / G / H / I / J /