Protocolos de Interligação de Redes Locais e a Distância Camada Física e Enlace

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1 Protocolos de Interligação de Redes Locais e a Distância Camada Física e Enlace Thiago Leite thiago.leite@udf.edu.br 1

2 Protocolos no Modelo OSI 2

3 Camada Física e Enlace Cabeamento Ethernet refere-se ao cabo (o éter ) padrão IEEE

4 Nome Cabo Tamanho Máximo Vantagens 10Base5 Coaxial grosso 500m Cabo original; agora obsoleto 10Base2 Coaxial fino 185m Sem necessidade de hubs 10Base-T Par trançado 100m Sistema mais econômico 10Base-F Fibra ótica 2000m Melhor entre edifícios Cabeamento Ethernet 4

5 Tamanho Nome Cabo Vantagens Máximo 100Base-T4 Par trançado 100m Utiliza UTP da categoria 3 100Base-TX Par trançado 100m Full-duplex a 100 Mbps (UTP da categoria 5) 100Base-FX Fibra ótica 2000m Full-duplex a 100 Mbps; grandes distâncias Cabeamento Fast Ethernet 5

6 Tamanho Nome Cabo Vantagens Máximo 1000Base-SX Fibra óptica 550 m Fibra de multimodo (50, 62,5 micra) 1000Base-LX Fibra óptica 5000 m Modo único (10) ou multimodo (50, 62,5) 1000Base- CX 2 pares de STP 25 m Par trançado blindado 1000Base-T 4 pares de UTP 100 m UTP padrão da categoria 5 Cabeamento Gigabit Ethernet 6

7 Nome Cabo Tamanho Máximo Vantagens 10GBase-SR Fibra óptica Até 300 m 10GBase-LR Fibra óptica 10 Km 10GBase-ER Fibra óptica 40 Km Fibra de multimodo (0,85 micra) Fibra de multimodo (1,3 micra) Fibra de multimodo (1,5 micra) 10GBase-CX4 10GBase-T 4 pares de twinax 4 pares de UTP 15 m Cobre twinaxial 100 m UTP Padrão da categoria 6a Ethernet de 10 Gigabits Ethernet 7

8 Camada Física e Enlace Codificação binária no meio Codificação Manchester Codificação Manchester diferencial 8

9 Codificações binárias 9

10 Camada Física e Enlace Canal de comunicação o meio de transmissão é compartilhado o meio precisa ser livre de erros 10

11 Compartilhamento do Canal 11

15 Extensão do Canal 15

16 Camada Física e Enlace Algoritmos de acesso ao meio Todos querem transmitir Ethernet utiliza o CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 16

17 CSMA/CD 17

18 Camada Física e Enlace CSMA/CD existe um intervalo entre cada transmissão Inter Frame Gap realiza no máximo 15 tentativas de envio entre cada tentativa espera por um tempo aleatório excessos de colisões inviabiliza a transmissão 18

19 Camada Física e Enlace Inter Frame Gap Após a transmissão, o emissor espera um período de 9,6 microsegundos (em redes 10 Mbps) Permitir que o sinal se propague antes de enviar mais Pode variar de acordo como os repetidores operam 19

20 Detecção de Colisão 20

21 Camada Física e Enlace Problemas durante a transmissão Runt - Quadro menor que 64 bytes Gigante - Quadros maiores que o máximo permitido Jumbo - algumas placas suportam quadros maiores que o padrão, mas ambas as pontas precisam ser compatíveis Malformação - pacotes malformados durante a transmissão 21

22 Segmentação da Rede 22

23 Ethernet Comutada 23

24 Unidade de transmissão (quadro) 24

25 Camada Física e Enlace Protocolo MAC (Media Access Control) Ethernet LAN Encapsula payload de dados Adiciona 14 bytes no cabeçalho Adiciona 4 bytes no rodapé Precedido de um preâmbulo de 8 bytes 25

26 Camada Física e Enlace Preâmbulo Tempo de inatividade antes da transmissão Envio de 8 bytes (62 bits aleatórios e 2 últimos com a seqüência 11) Sincronizar início do quadro 26

27 Camada Física e Enlace Cabeçalho MAC Consiste de três partes Endereço de 6 bytes do destino (unicast, multicast e broadcast) Endereço de 6 bytes da origem (endereço único) Campo de 2 bytes que identifica o tipo de protocolo que o payload carrega (Exemplo: valor 0x0800 identifica o protocolo IP ou o uso de tags em redes com VLAN tagging - IEEE 802.1Q) 27

28 Cabeçalho do Protocolo MAC 28

29 Camada Física e Enlace Endereço MAC Endereço de Hardware 48 bits 2 48 = possibilidades O espaço de endereçamento poderá acabar em

30 Camada Física e Enlace Endereço MAC Composição do endereço 3 bytes para OUI (Organizationally Unique Identifier) 3 bytes para NIC (Network Interface Controller) 30

31 Lista de OUIs 31

32 Camada Física e Enlace Endereço MAC podem ser de dois tipos UAA (Universally administered address) LAA (Locally administered address) 32

33 Camada Física e Enlace Endereço MAC pode endereçado unicast destino será uma placa de rede específica multicast as placas possuem definidos os endereços que receberão 33

34 Organização do Endereço MAC 34

35 Analisando Tráfego MAC 35

36 Encapsulamento 36

37 Camada Física e Enlace O último campo do quadro MAC CRC (Cyclic Redundancy Check) Detecção de erros Não avisa em caso de descarte de quadros Refeito a cada nova transmissão 37

38 Chegada de um Quadro 38

39 Camada Física e Enlace Protocolo LLC (Logical Link Control) IEEE Controle de fluxo e controle de erros Fornecer formato único para a camada física 39

40 Posição da subcamada LLC 40

41 Camada Física e Enlace Serviços do LLC Serviço de datagramas não-confiável Serviço de datagrama com confirmação Serviço confiável orientado à conexão 41

42 Camada Física e Enlace Cabeçalho LLC Ponto de acesso no destino Ponto de acesso de origem Campo de controle Número de sequência e confirmação 42

43 Camada Física e Enlace Cabeçalho LLC Em geral não se utiliza nenhum tipo de controle com o IP agilidade no envio 43

44 Camada Física e Enlace LANs sem fio Modo de infra-estrutura Ponto de acesso (AP - Access Point) Modo ad hoc Não existem pontos de acesso Computadores se ligam diretamente 44

45 Protocolos

46 Camada Física e Enlace Utilizam rádios de curto alcance Freqüências de 2,4GHz ou 5GHz Bandas não licenciadas (ISM - Industrial, Scientific and Medical) 46

47 Espectro de Rádio 47

48 Análise do Espectro de Rede 48

49 CSMA/CA Método de acesso ao meio utilizado nas redes sem fio Em redes sem fio faz uso do RTS/CTS Exchange Emissor envia um teste (RTS - Request to Send) antes da transmissão Receptor envia para todos uma confirmação de uso do canal (CTS - Clear to Send) 49

50 Camada Física e Enlace Classes de quadros dados controle gerenciamento 50

51 Bytes Controle de quadro Duração Endereço 1 (receptor) Endereço 2 (transmissor) Endereço 3 Seqüência Dados Checksum Versão = 00 Tipo = 10 Subtipo = 0000 Para DS De DS Mais frag. Repetir Ger. energia Mais dados Protegido Ordem Bits Formato do Quadro de Dados

52 Comparação com

53 Camada Física e Enlace O padrão oferece serviços para os clientes, pontos de acesso e a rede 53

54 Tipos de Serviços Associação Reassociação Desassociar Autenticar Distribuição Integração Entrega de dados Privacidade Escalonamento de tráfego QOS Serviço de controle de potência de transmissão Seleção dinâmica de freqüência 54

55 Padrão Frequência Velocidade a 5,0 GHz 54 Mbps b 2,4 GHz 11 Mbps g 2,4 GHz 54 Mbps n 2,4 GHz ou 5 GHz 600 Mbps Padrões

56 Repetidores, hubs, bridges, switches, roteadores e gateways 56

57 Repetidores, hubs, bridges, switches, roteadores e gateways 57

58 Camada Física e Enlace LANs Virtuais Redes logicamente divididas Maior segurança Balanceamento de carga Contenção de broadcast Tempestades de broadcast 58

59 Formato Ethernet e 802.1Q 59

60 Revisão Codificações binárias Compartilhament o do canal Encapsulamento dos dados Endereço MAC Composição do endereço MAC OUI NIC Endereços universais (UAA) Endereços locais (LAA) Endereços unicast e broadcast Cabeçalho do protocolo MAC CRC Detecção de colisão Algoritmo de recebimento de quadro Funções da subcamada LLC Algoritmo de janela de transmissão LANs sem fio CSMA/CD CSMA/CA Serviços VLAN 60

61 CEB (Funiversa) A transmissão de sinais está condicionada à qualidade do meio de comunicação, que pode variar de acordo com as condições físicas a que esteja sujeito. Parâmetros como velocidade de transmissão, atraso e variação no atraso de pacotes, taxa de erro são afetados quando há perda na qualidade do meio físico. Assinale a alternativa que apresenta o meio físico que sofre maiores interferências das variações climáticas, como acúmulo de nuvens e precipitações. a) Fibra óptica b) Cabo de par trançado c) Enlace de rádio d) Cabo coaxial e) Rede elétrica 61

62 CEB (Funiversa) A transmissão de sinais está condicionada à qualidade do meio de comunicação, que pode variar de acordo com as condições físicas a que esteja sujeito. Parâmetros como velocidade de transmissão, atraso e variação no atraso de pacotes, taxa de erro são afetados quando há perda na qualidade do meio físico. Assinale a alternativa que apresenta o meio físico que sofre maiores interferências das variações climáticas, como acúmulo de nuvens e precipitações. a) Fibra óptica b) Cabo de par trançado c) Enlace de rádio d) Cabo coaxial e) Rede elétrica 61

63 TRE-RS (FCC) Um método de acesso cujo objetivo é tentar evitar colisões causadas pela transmissão simultânea de várias estações, por meio da espera de um intervalo de tempo aleatório após a desocupação do canal, é a) Gopher. b) UDP. c) CSMA/CD. d) Pooling. e) Ack. 62

64 TRE-RS (FCC) Um método de acesso cujo objetivo é tentar evitar colisões causadas pela transmissão simultânea de várias estações, por meio da espera de um intervalo de tempo aleatório após a desocupação do canal, é a) Gopher. b) UDP. c) CSMA/CD. d) Pooling. e) Ack. 62

65 MPE-RN (FCC) Um equipamento de conexão de redes que atua em todas as camadas do modelo OSI é normalmente denominado a) Repeater. b) Router. c) Bridge. d) Gateway. e) Switch. 63

66 MPE-RN (FCC) Um equipamento de conexão de redes que atua em todas as camadas do modelo OSI é normalmente denominado a) Repeater. b) Router. c) Bridge. d) Gateway. e) Switch. 63

67 TCE-SP (FCC) Dentro do comitê de padrões LAN IEEE 802, o grupo emitiu um conjunto de padrões com uma técnica comum de controle de acesso ao meio. Tal conjunto cresceu a partir do produto comercial Ethernet, sendo que a referida técnica comum é a a) CSMA/CD. b) TDMA. c) CDMA. d) HUB. e) SWITCH. 64

68 TCE-SP (FCC) Dentro do comitê de padrões LAN IEEE 802, o grupo emitiu um conjunto de padrões com uma técnica comum de controle de acesso ao meio. Tal conjunto cresceu a partir do produto comercial Ethernet, sendo que a referida técnica comum é a a) CSMA/CD. b) TDMA. c) CDMA. d) HUB. e) SWITCH. 64

69 PRODAM-AM (FUNCAB) Dentre os principais padrões internacionais de telecomunicações, encontra-se o IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers, que possui diversos grupos de trabalho atuando no desenvolvimento de padrões na área da Engenharia Elétrica. Qual deles atua em padrões de LANs sem fio? a) b) c) d) e)

70 PRODAM-AM (FUNCAB) Dentre os principais padrões internacionais de telecomunicações, encontra-se o IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers, que possui diversos grupos de trabalho atuando no desenvolvimento de padrões na área da Engenharia Elétrica. Qual deles atua em padrões de LANs sem fio? a) b) c) d) e)

71 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Sergipe (IF-SE) Analise as seguintes afirmativas sobre os protocolos IEEE e : I. O padrão IEEE especifica redes locais Ethernet, enquanto o IEEE especifica redes locas sem fio. II. III. O protocolo de controle de acesso ao meio do padrão é o CSMA/CD, enquanto o do é o CSMA/CA. No 802.3, o adaptador transmitirá o quadro inteiro e espera o reconhecimento. A partir das afirmativas, podemos afirmar que estão CORRETAS: a) Apenas I e II. b) Apenas I e III. c) Apenas II e III. d) Todas. e) Nenhuma. 66

72 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia - Sergipe (IF-SE) Analise as seguintes afirmativas sobre os protocolos IEEE e : I. O padrão IEEE especifica redes locais Ethernet, enquanto o IEEE especifica redes locas sem fio. II. III. O protocolo de controle de acesso ao meio do padrão é o CSMA/CD, enquanto o do é o CSMA/CA. No 802.3, o adaptador transmitirá o quadro inteiro e espera o reconhecimento. A partir das afirmativas, podemos afirmar que estão CORRETAS: a) Apenas I e II. b) Apenas I e III. c) Apenas II e III. d) Todas. e) Nenhuma. 66

73 ENADE Ethernet e suas evoluções de 100 Mbps e 1 Gbps são tecnologias padronizadas para comunicações em redes locais com infra-estrutura de transmissão compartilhada. Acerca das transmissões que usam essas tecnologias, assinale a opção incorreta. a) Embora diversos segmentos de uma rede possam ser definidos com o uso de equipamentos de comutação (switches), transmissões de pacotes com endereço de broadcast (difusão) atingem todos os computadores na mesma rede. b) O mecanismo de controle de acesso ao meio utilizado é distribuído e, nas redes com concentradores (hubs), cada interface de rede deve determinar quando é possível realizar uma transmissão. c) A escuta do meio durante as transmissões permite detectar colisões em segmentos compartilhados e a necessidade de retransmissões, mas não há envio de quadros (frames) de confirmação de recebimento. d) Comutadores (switches) realizam o encaminhamento seletivo de quadros com base nos endereços IP de cada estação. e) Um mecanismo de controle de consistência é usado para verificar a integridade de cada quadro (frame) transmitido. 67

74 ENADE Ethernet e suas evoluções de 100 Mbps e 1 Gbps são tecnologias padronizadas para comunicações em redes locais com infra-estrutura de transmissão compartilhada. Acerca das transmissões que usam essas tecnologias, assinale a opção incorreta. a) Embora diversos segmentos de uma rede possam ser definidos com o uso de equipamentos de comutação (switches), transmissões de pacotes com endereço de broadcast (difusão) atingem todos os computadores na mesma rede. b) O mecanismo de controle de acesso ao meio utilizado é distribuído e, nas redes com concentradores (hubs), cada interface de rede deve determinar quando é possível realizar uma transmissão. c) A escuta do meio durante as transmissões permite detectar colisões em segmentos compartilhados e a necessidade de retransmissões, mas não há envio de quadros (frames) de confirmação de recebimento. d) Comutadores (switches) realizam o encaminhamento seletivo de quadros com base nos endereços IP de cada estação. e) Um mecanismo de controle de consistência é usado para verificar a integridade de cada quadro (frame) transmitido. 67

75 SEFAZ-SP (FCC) As redes wireless utilizam os padrões IEEE de conectividade sem fio para redes locais, que determinam a velocidade, ou taxa de transmissão em Mbps, e a frequência, ou faixa de operação em GHz. O padrão que tem as características de velocidade e frequência corretas corresponde a: a) IEEE n 128 Mbps 5 GHz. b) IEEE g 54 Mbps 5 GHz. c) IEEE b 54 Mbps 5 GHz. d) IEEE a 11 Mbps 2,4 GHz. e) IEEE Mbps 2,4 GHz. 68

76 SEFAZ-SP (FCC) As redes wireless utilizam os padrões IEEE de conectividade sem fio para redes locais, que determinam a velocidade, ou taxa de transmissão em Mbps, e a frequência, ou faixa de operação em GHz. O padrão que tem as características de velocidade e frequência corretas corresponde a: a) IEEE n 128 Mbps 5 GHz. b) IEEE g 54 Mbps 5 GHz. c) IEEE b 54 Mbps 5 GHz. d) IEEE a 11 Mbps 2,4 GHz. e) IEEE Mbps 2,4 GHz. 68

77 Laboratório Tcpdump # tcpdump [opções] [expressão] 69

78 Laboratório Opções para tcpdump -i any - especifica a interface a capturar ou qualquer uma -n - não resolve nomes dos hosts -nn - não resolve nomes dos hosts ou portas -X - apresenta o conteúdo do pacote em hexadecimal -XX - em hexadecimal e apresenta o cabeçalho MAC -v, -vv, -vvv - aumenta o nível de informações -c - especifica o número de pacotes a capturar -e - apresenta informações do cabeçalho MAC 70

79 Laboratório Expressões do Tcpdump Tipo - host, net, port... Protocolo - ether, ip, tcp, udp, arp, rarp... Direção - src, dst, src and dst, src or dst Operadores lógicos - and, or, not 71

80 Laboratório Exemplos de uso do tcpdump # tcpdump - i eth0 host # tcpdump - i eth0 src # tcpdump - n net /24 # tcpdump icmp # tcpdump port 3389 # tcpdump udp and src port 53 72

81 Laboratório Considerando o cenário do laboratório, capture pela interface padrão todo o tráfego de rede e grave em um arquivo # tcpdump - n - i eth0 - w output.dump 73

82 Laboratório Ler um arquivo de dump do Tcpdump e exibi-lo em formato hexadecimal # tcpdump - r output.dump - XX - n 74

83 Laboratório Capture todo o tráfego de rede com destino ao roteador padrão da rede # route - n # tcpdump - n - i eth0 dst host {gateway} 75

84 Laboratório Capturar todo o tráfego de rede Web # tcpdump - i eth0 dst host and tcp port