PTC Aula O Protocolo da Internet (IP): Repasse e Endereçamento na Internet 4.4 Repasse generalizado e SDN

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1 PTC Aula O Protocolo da Internet (): Repasse e Endereçamento na Internet 4.4 Repasse generalizado e SDN (Kurose, p ) (Peterson, p ) 09/06/2017 Muitos slides adaptados com autorização de J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved

2 Capítulo 4: conteúdo 4.1 Introdução à camada de rede Plano de dados Plano de controle 4.2 o que tem dentro de um roteador? 4.3 : Internet Protocol formato do datagrama fragmentação endereçamento v4 NAT 4.4 Repasse generalizado e SDN Casamento Ação Exemplos OpenFlow de casamento-mais-ação em andamento Camada de Rede 4-2

3 : motivação motivação inicial: espaço de endereços de 32 bits em breve estará completamente alocada (percebeu-se no começo da década de 90!) RFC 1883 (dez/1995)... RFC 7112 (jan/2014) Feb IANA alocou último conjunto de endereços v4 a registrador regional Feb LACNIC anuncia esgotamento de endereços para América do Sul e Caribe motivações adicionais: formato de cabeçalho ajuda a aumentar velocidade de processamento/repasse cabeçalho muda para facilitar QoS formato datagrama : cabeçalho de comprimento fixo 40 bytes não é permitida fragmentação Camada de rede 4-3

4 Endereços Endereços com 128 bits ou 16 bytes Permite 3,4x10^38 endereços! Existem da ordem de 10^22 estrelas no universo Existem da ordem de 10^22 grãos de areia na Terra Os endereços são escritos como oito grupos de 4 dígitos hexadecimais. Por exemplo, 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 Se um grupo de vários dígitos seguidos for 0000, pode ser omitido. Por exemplo, 2001:0db8:85a3:0000:0000:0000:0000:7344 é o mesmo endereço que: 2001:0db8:85a3::7344 Camada de rede 4-4

5 Formato do datagrama prioridade: identifica prioridade entre fluxo de datagramas (8 bits) rótulo do fluxo: identifica datagramas no mesmo fluxo. (20 bits) (conceito de fluxo ainda não bem definida). próximo cabeçalho: identifica protocolo da camada superior para dados ver pri rótulo do fluxo comp. dados próx. cab. endereço fonte (128 bits = 16 bytes) endereço destino (128 bits = 16 bytes) limite de saltos dados 32 bits Camada de rede 4-5

6 Outras mudanças em relação ao v4 checksum: removido inteiramente para reduzir o tempo de processamento em cada salto opções: permitidas, mas fora do cabeçalho, indicado pelo campo Próximo Cabeçalho ICMPv6: nova versão do ICMP [RFC 2463 (1998)... RFC 4884 (2007)] tipos de mensagens adicionais, e.g. Pacote Muito Grande incorpora funções de gerenciamento de grupos multicast (IGMP) Camada de rede 4-6

7 Transição do v4 para nem todos os roteadores podem ser atualizados simultaneamente sem dia D Como a rede opera com roteadores v4 e misturados? tunelamento: datagrama carregado como dados em datagrama v4 entre roteadores v4 campos de cab. v4 end. fonte, dest. v4 campos de cab. end. fonte destino carga UDP/TCP carga v4 datagrama v4 datagrama Camada de rede 4-7

8 Tunelamento visão lógica : A B túnel v4 conectando roteadores E F visão física : A B C D E F v4 v4 Camada de rede 4-8

9 Tunelamento visão lógica: A B túnel v4 conectando roteadores E F visão física: A B C D E F v4 v4 fluxo: X fonte: A dest: F dados fonte:b dest: E Fluxo: X Fonte: A Dest: F fonte:b dest: E Fluxo: X Fonte: A Dest: F fluxo: X fonte: A dest: F dados dados dados A-para-B: B-para-C: dentro do v4 B-para-C: dentro do v4 E-para-F: Camada de rede 4-9

10 Estado em janeiro de 2014 Veja Camada de rede 4-10

11 Estado em outubro 2015 Veja Camada de rede 4-11

12 Veja Estado atual: abril Camada de rede 4-12

13 Veja Estado atual: março Teste sua conectividade Camada de rede 4-13

14 Capítulo 4: conteúdo 4.1 Introdução à camada de rede Plano de dados Plano de controle 4.2 o que tem dentro de um roteador? 4.3 : Internet Protocol formato do datagrama fragmentação endereçamento v4 NAT 4.4 Repasse generalizado e SDN Casamento Ação Exemplos OpenFlow de casamento-mais-ação em andamento Camada de Rede 4-14

15 Repasse generalizado e SDN Cada roteador contém uma tabela de fluxo (flow table) que é computada e distribuída por um controlador de roteamento logicamente centralizado controlador de roteamento logicamente centralizado plano de controle plano de dados tabela de fluxo local cabeçalhos contadores ações valores no cabeçalho de pacote chegando Network Layer: Data Plane 4-15

16 Abstração do plano de dados OpenFlow fluxo: definido pelos campos de cabeçalho repasse generalizado: regras simples de manipulação de pacotes como comutador atua é definido por software (SDN) Padrão: casa valores nos campos de cabeçalho do pacote Ações: para pacote casado: eliminar, repassar, modificar, enviar pacote para controlador, Prioridade: eliminar ambiguidade de padrões que se sobrepõem Contadores: #bytes e # pacotes Tabela de fluxo em um roteador (comutador de pacotes) é computada e distribuída pelo controlador e define regras para casamento+ação do roteador Network Layer: Data Plane 4-16

17 Abstração do plano de dados OpenFlow fluxo: definido pelos campos de cabeçalho repasse generalizado: regras simples de manipulação de pacotes Padrão: casa valores nos campos de cabeçalho do pacote Ações: para pacote casado: eliminar (drop), repassar, modificar, enviar pacote para controlador, Prioridade entre campos: eliminar ambiguidade de padrões que se sobrepõem Contadores: #bytes e # pacotes * : coringa (wildcard) 1. Tabela src=1.2.*.*, de fluxo dest=3.4.5.* em um roteador eliminar (comutador (drop) de pacotes) 2. é computada src = *.*.*.*, e dest=3.4.*.* distribuída pelo repassar controlador para saída e define 2 3. regras src= , para casamento+ação dest=*.*.*.* enviar do roteador para controlador Network Layer: Data Plane 4-17

18 OpenFlow 1.0: Entradas da Tabela de fluxo Regra Ação Estatísticas Contadores de pacotes e bytes 1. Repassar pacote para interface(s) 2. Encapsular e repassar para controlador 3. Eminiar pacote 4. Enviar para fila de processamento normal 5. Modificar campos Switch Port VLAN ID MAC src MAC dst Eth type Src Dst Prot TCP sport TCP dport Camada de enlace Camada de rede Camada de transporte

19 Exemplos Repasse baseado no destino (roteador tradicional) : Switch Port MAC src MAC dst Eth type VLAN ID Src Dst Prot TCP sport TCP dport Ação * Firewall: Switch Port * * * * * * * * * porta 6 MAC src MAC dst datagramas destinados ao endereço devem ser repassados para a interface de saída 6 do comutador Eth type VLAN ID Src Dst Prot TCP sport TCP dport Ação * * * * * * * * 81 drop não repassar pacotes (bloquear) todos datagramas destinados à porta TCP 81 Switch Port * MAC src MAC dst Eth type VLAN ID Src Dst Prot TCP sport TCP dport Ação * * * * * * * * drop não repassar (bloquear) todos os datagrmas enviados pelo host

20 Exemplos Repasse baseado na camada 2 (switch): Switch Port MAC src MAC dst Eth type VLAN ID Src Dst Prot TCP sport TCP dport Ação * 22:A7:23: 11:E1:02 * * * * * * * * porta 6 quadros de camada 2 do endereço MAC 22:A7:23:11:E1:02 devem ser repassados para interface de saída 3 Network Layer: Data Plane 4-20

21 Abstração OpenFlow casamento+ação: unifica diferentes tipos de dispositivos Roteador casamento: prefixo de destino mais longo ação: repassa para um enlace de saída Switch casamento: endereço MAC destino ação: repassa ou inunda Para saber mais: veja aqui Software livre: aqui Firewall casamento: emdereços ou números de porta TCP/UDP action: repassa ou elimina NAT casamento: número e porta ação: reescreve endereço e porta Exemplo CISCO: aqui Network Layer: Data Plane 4-21

22 Exemplo OpenFlow casamento Src = 10.3.*.* Dst = 10.2.*.* ação repassa (3) Host h s3 4 Host h controller Exemplo: datagramas dos hosts h5 e h6 devem ser enviados para h3 ou h4, via s1 e de lá para s2 casamento ingress port = 1 Src = 10.3.*.* Dst = 10.2.*.* Host h ação repassa (4) s1 4 Host h Host h s2 4 casamento ingress port = 2 Dst = ingress port = 2 Dst = Host h ação repassa (3) repassa (4)

23 Capítulo 4: ok! 4.1 Introdução à camada de rede Plano de dados Plano de controle 4.2 o que tem dentro de um roteador? 4.3 : Internet Protocol formato do datagrama fragmentação endereçamento v4 NAT 4.4 Repasse generalizado e SDN Casamento Ação Exemplos OpenFlow de casamento-mais-ação em andamento Questão: como as tabelas de repasse (repasse baseado no destino) ou as tabelas de fluxo (repasse generalizado) são computadas? Resposta: pelo plano de controle (a seguir!) Camada de Rede 4-23

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