Camadas do TCP/IP. Camada de Rede Protocolo IP. Encapsulamento dos Dados. O Protocolo IP. IP visto da camada de Transporte.

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1 Camadas do TCP/IP Camada de Protocolo IP TE090 s de Computadores UFPR Prof. Eduardo Parente Ribeiro Aplicação Transporte ou Serviço Roteamento ou Inter-rede Enlace ou Interface de FTP, TELNET, SMTP, BOOTP, RIP, TFTP, DNS TCP IP ICMP IGMP UDP ARP RARP Ethernet,, Token Ring, FDDI Linhas Seriais ponto a ponto: PPP RENPAC (X.5 etc), Frame Relay, ATM 1 O Protocolo IP Encapsulamento dos APLICAÇÃO de Aplicação Voz Telefone Circuito Físico ou virtual Telegrama Datagrama TRANSPORTE ROTEAMENTO Segmentos TCP ou Datagramas UDP Datagramas IP ENLACE Quadros (frames) 3 HARDWARE Bits Pacote de dados codificados 4 Característica Entrega sem conexão (conectioless Delivery) Entrega Não Confiável (Non reliable delivery) Entrega com melhor esforço (Best Effort Delivery) IP visto da camada de Transporte Independência e Isolamento da tecnologia da subrede, numeração, topologia Endereçamento uniforme, hierarquia de niveis (rede / maquina) 5 6

2 3 bits = 4 bytes Endereçamento Composição do Endereço IP ENDEREÇO IP COMPLETO Host Host Host Host Endereço da HOST ID Endereço da Máquina quatro campos sequenciais de números decimais inteiros separados por pontos (.) 7 8 Analogia Revisão: Binário, Decimal, Hexadecimal Endereço de Host Byte Rua Tupinambás Endereço de rede Binário B Hexadecima 43 Decimal 9 10 Análise do Endereço IP em binário Exemplo: =

3 Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E Classes Classe A Endereços de Classe A Exemplo: Endereço de rede 7 bits = 18 redes Endereço de Host 4 bits = 16 milhões de Hosts Endereços de Classe B Exemplo: Endereços de Classe C Exemplo: Endereço de rede 14 bits = redes Endereço de rede 1 bits = milhões de redes Endereço de Host 8 bits = 54 Hosts Classe B Endereço de Host 16 bits = Hosts Classe C Endereços de Classe D e E Endereços Especiais Broadcast limitado 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Classe D Endereço IP em Multicasting HOST ID = Tudo em um HOST ID = Tudo em zero Broadcast limitado Broadcast direto na rede Endereço da rede dada por 11110xxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx = Tudo em zero HOST ID Emitente na mesma rede Classe E Classe Reservada X.X.X (por ex.: ) Interface para loopback 18

4 As Classes e os Endereços IP possíveis Classe A B C Endereços válidos a a a Amplitude 7 - redes com 4 - hosts/rede 14 redes com 16 - hosts/rede 1 redes com 8 - hosts/rede Sub-redes É conveniente dividir uma rede em sub-redes para minimizar os problemas de trafego, colisão, de segurança e disponibilidade 19 0 Máscara de Sub- Máscara de Sub- Endereço da Endereço IP HOST ID Endereço do Host Em binário Máscara de Sub- Classe C (: ) ( ) Endereço da Sub-rede SUBNET HOST ID 1 Dado o endereço IP de rede: Dividir em até 8 sub-redes São necessários 3 bits máscara de sub-rede Máscara de Sub-rede com máscara de sub-rede Endereços Possíveis de Sub-s Variamos os 3 bits emprestados de 3 Máscara de Sub-rede com máscara de sub-rede Endereços possíveis de Hosts por sub-rede Endereços de Sub-s Endereços possíveis de Hosts em cada sub-rede de até de até de até de até de até de até de até de até

5 Exemplo Matriz RDSI Roteador Filial 1 Filial CIDR (Classless Interdomain Routing) Amenizar o problema de esgotamento dos endereços IP Conceito de Supernet RFC Partição em 4 zonas a Europa a América do Norte a América do Sul e Central a Asia e Pacífico 5 6 Máscaras de para as três classes Máscara de para um endereço sem classe Classe A ( ) Em binário Endereço do host IP Classe B ( ) Máscara de ( ou máscara de 1 bits) Classe C ( ) Endereço de ( ) 7 8 Possíveis Hosts Endereço de : Máscara: até 046 Endereços Privados RFC 1918, "Address Allocation for Private Internets", fevereiro de (prefixo 10/8) (prefixo 17.16/1) (prefixo /16) 046 Endereços possíveis de Hosts: de até

6 Exercício Mascaras usuais O endereço do roteador de uma sub-rede com mascara é Qual o endereço de broadcast desta sub-rede? Qual o endereço da sub-rede? Qual a faixa de endereços de maquinas? 31 bin dec #sub Exercício - faixa O Datagrama IP Qual a faixa de endereços designada por /0, ou seja com mascara )? Quantos endereçõs nesta faixa? Versão Hlen Tipo de Serviço Tamanho Total (octetos) Identificação Flags Deslocamento do fragmento TTL - Time to live. Protocolo Checksum do cabeçalho Endereço IP ORIGEM Endereço IP DESTINO Opções IP (se alguma) Encaminhamento dos Pacotes Gateway Como mandar este pacote para ? R o u t e r Host A Gateway G1 C G B Os gateways podem ser: roteadores ou computadores com duas placas de rede G4 G3 D E 35 36

7 Micro 1 Como a mensagem trafega numa WAN? G3 E G4 F F Tabela de Roteamento do Gateway G1 Distância ou custo (métrica) Próximo Gateway (next hop) A 0 - B D B 0 - A A G1 Gateway (roteador) C G Micro Se existirem duas rotas possíveis, apenas uma deverá estar na Tabela de Roteamento 37 C 0 - D 1 G E 1 G3 F G3 38 Roteamento na camada IP APLICAÇÃO APLICAÇÃO TCP TRANSPORTE TRANSPORTE IP ROTEAMENTO ENLACE ROTEAMENTO ENLACE ROTEAMENTO ENLACE Tipos de Roteamento Estático - A tabela de roteamento é configurada de forma manual pelo operador Dinâmico - A tabela é dinâmicamente configurada, com informações trocadas entre os Roteadores HARDWARE HARDWARE HARDWARE Comparação Tabela de rotas estática Estático - mais simples, suficiente para a maioria dos casos, porem se a tabela de rotas é muito complexa torna-se de dificil manutenção Dinâmico - mais complexo, indicado para roteadores fazendo a interconexão de diversas redes O roteador irá comparar o endereço IP desejado com as informações contida na tabela e enviará o pacote para o destino apropriado. local : saída pela interface apropriada Específica : envio para o gateway especificado Máquina específica : envio para o gateway especificado Rota padra : envio para o gateway padrão O roteador só se preocupa com o próximo salto (next hop) 41 4

8 Roteamento Dinâmico Sistemas Autônomos (AS) o protocolo mais usado é o RIP (Routing Information Protocol -implementado pelo programa routed): os roteadores trocam informações entre si sobre as redes, as distâncias entre elas (métrica) e o próximo roteador para onde deve ser encaminhada a mensagem o RIP consome largura de banda, pois a cada 30 segundos os roteadores de cada rede fazem a difusão (broadcast) das atualizações do RIP o protocolo HELLO é semelhante porém utiliza o tempo como métrica ou invés do numero de nós. o protocolo OSPF (Open Shortest Path First) é mais moderno e mais eficiente que o RIP porém exige um roteador com processador mais evoluído e com mais memória IGP AS1 AS3 EGP AS EGP: Exterior Gateway Protocol Protocolos Interiores e Exteriores IGP: Interior Gateway Protocol ( RIP, Hello, OSPF) EGP: Exterior Gateway Protocol (GGP, BGP-Border Gateway Protocol) 45 Endereçamento IP: Introdução endereço IP: identificador de 3-bits para interfaces de roteadores e hosts Interface: conexão entre roteador ou host e enlace físico Roteador tem tipicamente múltiplas interfaces Hosts podem ter múltiplas interfaces endereços IP são associados com interfaces, não com o host ou com o roteador = Pacotes que não podem ser roteados isto acontece se a rede de destino não consta da tabela de roteamento de um dos roteadores o nó emissor se enganou e está tentando enviar uma mensagem para um endereço que não existe o roteador foi configurado de maneira errada e não possui informações sobre a rede destino todas as rotas para esta rede estão fora de funcionamento (um roteador distante do caminho apresentou defeito) a mensagem é interrompida e o usuário é avisado com uma mensagem: Destination Unreachable 47 ICMP - Internet Control Message Protocol Mensagens de Erro e Controle É encapsulada dentro de um datagrama IP, mas não é considerada um camada superior Pedido de echo: ping 48

9 ICMP -Tipo e Código Formato da mensagem ICMP Tipo 0 resposta de eco 3 destino inatingível 4 reduzir envio 5 redireciona (muda rota) 8 pedido de eco 11 tempo excedido (datagrama) 1 problema no parametrto (datagrama) 13 pedido de marca de tempo 14 resposta de marca de tempo 17 pedido de mascara de endereço 18 resposta de mascara de endereço Código (Destino inatingível) 0 rede inatingível 1 máquina inatingível protocolo inatingível 3 porta inatingível 4 fragmentação necessária 5 falha na rota fornecida 6 rede destino desconhecida 7 máquina destino desconhecida 8 máquina fonte isolada 9 comunicação com rede destino proibidada administrativamente 11 comunicação com máquina destino proibidada administrativamente 1 máquina inatingível para tipo de serviço Tipo Código Checksum Identificador opcionais... Numero de sequência 50 IGMP - Internet Group Management Protocol Implementa a gerência de grupos para o serviço de Multicasting Conceito de Unicast; Multicast; Broadcast Hardware multicast x IP multicast Mapeamento do endereço de multicast IP (8bits) Ethernet (3 bits) Embora trafegue num datagrama IP não é um protocolo de nível superior Formato de mensagem IGMP Ver. Tipo 0 Checksum Endereço de grupo Cabeçalho Datagrama IP Tipo: 0 (pergunta do roteador), 1 (resposta da máquina) 51 5 Tunelamento para Multicast Referências 1 1 Kurose, Ross, s de Computadores e a Internet, Pearson Ed., 001. Douglas Comer, Internetworking with TCP/IP, 3rd ed., Prentice-Hall, Andrew Tanenbaum, Computer Networks, 3rd ed., Prentice-Hall, Flávio B. Marasca, TCP/IP Básico, Fundação CPqD. R1 Internet sem suporte para multicast R1 Programa de roteamento: mrouted 53 54