Roteamento e Roteadores. Arquitetura TCP/IP Introdução. Professor Airton Ribeiro de Sousa

Transcrição

1 Roteamento e Roteadores Arquitetura TCP/IP Introdução Professor Airton Ribeiro de Sousa 1

2 PROTOCOLO TCP - ARQUITETURA O TCP possui uma maneira padrão para descrever os endereços lógicos dos nós da rede - são os endereços IP. O endereço IP pode ser atribuido de até endereços distintos. Neste caso específico falando de IPv4, número de endereços que parecia exagero à época em que foi lançado) É impossível falar de endereçamento IP sem antes ser mencionado o protocolo TCP (Transmission Control Protocol). A pilha de protocolo TCP pode ser considerada como sendo uma linguagem largamente utilizada na comunicação entre computadores e demais dispositivos de redes. Nas redes são utilizados diversos protocolos de comunicação com finalidades diversas, no entanto o TCP é o mais comumente utilizado nas redes e é o principal protocolo da internet. 2

3 PROTOCOLO TCP - ARQUITETURA Vários outros protocolos são envolvidos simultaneamente na mesma comunicação de dados. Por Exemplo, o protocolo Ethernet é encarregado do transporte de dados entre os computadores e dispositivos de uma rede. É um protocolo para interligação de redes locais; O TCP/IP opera em nível mais alto, permitindo que dados sejam transportados além de uma rede e chegando a qualquer computador que esteja ligado à Internet; O TCP é orientado a conexão; É um protocolo considerado confiável. 3

4 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento 4

5 PROTOCOLO TCP - ARQUITETURA Pilha de Protocolos TCP 5

6 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento A quantidade de endereços possíveis pode ser calculada de forma simples. São quatro números variando de 0 a 255, portanto o número de combinações possíveis é: 256 x 256 x 256 x 256 = endereços possíveis Estrutura demonstrativa Exemplo de estruturas válidas ; ; ; ;

7 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento Uma das principais etapas da configuração de uma rede consiste em definir endereços IP para os computadores e demais dispositivos. Existem regras rígidas para a formação desses endereços. Endereços IP podem ser definidos de três formas: IP Automático IP Estático e IP Dinâmico 7

8 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento 1. Endereço IP Automático O sistema operacional define o endereço a ser carregado, onde no caso do Windows o protocolo chama-se APIPA (Automatic Private IP Addressing) e opera na faixa de: a O APIPA não foi concebido para acessos à redes externas e somente se comunica com outros dispositivos de mesmo barramento de IP; Outros sistemas operacionais solicitam endereço IP no momento da sua instalação. 8

9 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento 2. Endereço IP Estático ou Fixo Endereço pelo qual é atribuído manualmente pelo usuário de acordo com o range (segmento IP) planejado; São geralmente configurados em dispositivos de rede que não devem ter seu IP modificado. Ex; Servidores, roteadores; gateway e outros; Dependendo do tamanho da rede é difícil de ser gerenciado uma vez que poderão ocorrer duplicações de endereços. 9

10 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento 3. Endereço IP Dinâmico São denominados IP s Dinâmicos os endereços previamente configurados no serviço dinâmico de distribuição de endereços. Esse serviço armazena as configurações necessárias à distribuição de endereços IP s dentro da faixa de números IP s previamente configurada pelo administrador da rede. DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol 10

11 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento 3. Endereço IP Dinâmico São denominados IP s Dinâmicos os endereços previamente configurados no serviço dinâmico de distribuição de endereços. Esse serviço armazena as configurações necessárias à distribuição de endereços IP s dentro da faixa de números IP s previamente configurada pelo administrador da rede. Utiliza basicamente o protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol); A configuração do DHCP possibilita mais segurança à rede uma vez que os endereços são distribuídos pelo próprio serviço; Não há a possibilidade endereços duplicados na rede. 11

12 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento 3. Endereço IP Dinâmico Quando se configura um servidor DHCP para oferecer suporte a clientes DHCP, ele automaticamente fornece informações de configuração IP aos clientes DHCP e também garante que os clientes da rede utilizem a configuração correta. Se precisar realizar modificações na configuração IP dos clientes, essa tarefa será realizada uma única vez no servidor DHCP e esse disponibilizará automaticamente as novas configurações para o cliente. Para assumir as novas configurações os clientes deverão ser reinicializados os executados comandos de renovação de IP 12

13 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento Processo de distribuição automática do DHCP 13

14 PROTOCOLO IP IPv4 - Endereçamento Escopo DHCP Um escopo é um intervalo de endereços IP válidos disponíveis para atribuir aos computadores cliente em uma sub-rede em particular. Você pode configurar um escopo no servidor DHCP para determinar o grupo de endereços IP que esse servidor atribuirá aos clientes. Os escopos determinam os endereços IP atribuídos aos clientes. Devese definir e ativar um escopo antes que os clientes possam usar o Servidor DHCP para uma configuração dinâmica de TCP/IP. Da mesma forma, pode-se configurar tantos escopos quanto forem necessários no servidor DHCP para mesmos ambientes de rede. 14

15 Endereços Lógicos, Físicos e de Serviço Lógico: Atribuído na camada de rede (IP) e indica a origem e destino do serviço, independente do serviço que está sendo transportado; Físico: Atribuído na camada enlace (MAC), e indica o próximo host da rede onde o pacote será entregue. Serviço: Atribuído na camada de Transporte (TCP) e refere-se a uma aplicação que está sendo transportada (porta). 15

16 Endereços de REDE HOST Todo endereço IP contém nas suas configurações a respectiva identificação do que Rede e do que é Host (dispositivo na rede): Identificação de Rede Também conhecida como endereço de rede, identifica os ativos de rede que estão localizados no mesmo segmento físico de rede; Os elementos na mesma rede física devem conter mesmas identificações de rede. A identificação de rede deve ser única na rede; As descrições de rede são sempre identificadas com o final 0 (zero). Por exemplo:

17 Identificação de Host Também conhecido como endereço de host, identifica os dispositivos de rede tais como estação de trabalho, servidor, roteador, ou outro host TCP/IP (nó da rede) dentro da rede. O endereço IP para cada host deve ser único assim como respectivo Host Name (Nome do Host): Por exemplo

18 Host x Rede Estrutura do Endereço IP

19 Estrutura do Endereço IP - CLASSES Na estrutura de endereçamento IP IPv4, existem cinco classes (A,B,C,D,E) de endereços IP que variam conforme a quantidade de endereços de rede a serem configurados e distribuidos; O objetivos das classes é determinar qual parte do endereço IP pertence a rede e qual parte do endereço IP pertence ao host, além de permitir uma melhor distribuição dos endereços IP s.

20 Estrutura do Endereço IP CLASSES A Nos endereços de Classe A, o primeiro OCTETO identifica a parte de rede e os outros três OCTETOS identificam a parte relativa aos Hosts. O primeiro byte do endereço está entre 1 e 127. Exemplo: / / Classes 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits A REDE HOST HOST HOST B REDE REDE HOST HOST C REDE REDE REDE HOST D E Multcast (Comunicação entre todos os nós da rede) Pesquisa

21 Estrutura do Endereço IP CLASSES B Nos endereços de Classe B os dois primeiros OCTETOS identificam a parte de rede e os outros dois identificam a parte relativa aos Hosts. O primeiro byte do endereço está entre 128 e 191. Exemplo: / / Classes 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits A REDE HOST HOST HOST B REDE REDE HOST HOST C REDE REDE REDE HOST D E Multcast (Comunicação entre todos os nós da rede) Pesquisa

22 Estrutura do Endereço IP CLASSES C Nos endereços de Classe C os Três primeiros OCTETOS identificam a parte de rede e o outro identifica a parte relativa aos Hosts. O primeiro byte do endereço está entre 192 e 223. Exemplo: / / Classes 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits A REDE HOST HOST HOST B REDE REDE HOST HOST C REDE REDE REDE HOST D E Multcast (Comunicação entre todos os nós da rede) Pesquisa

23 Estrutura do Endereço IP CLASSES D Esta classe está reservada para criar agrupamentos de computadores para o uso de Multicast (acesso apenas a endereços que estejam configurados para receber os dados). Não podemos utilizar esta faixa de endereços para endereçar os computadores de usuários na rede TCP/IP. O primeiro byte do endereço está entre 224 e 239; Exemplo: / / ; Classes 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits A REDE HOST HOST HOST B REDE REDE HOST HOST C REDE REDE REDE HOST D E Multcast (Comunicação entre todos os nós da rede) Pesquisa

24 Estrutura do Endereço IP CLASSES E Este padrão de endereço não chegou a ser implementado nos computadores por que é uma faixa de endereço reservada. O primeiro byte do endereço está entre 240 e 247. A Classe E é um endereço reservado e utilizado para testes e novas implementações (IETF Internet Engeneering Task Force) e controles do TCP/IP. Classes 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits A REDE HOST HOST HOST B REDE REDE HOST HOST C REDE REDE REDE HOST D E Multcast (Comunicação entre todos os nós da rede) Pesquisa

25 Números Máximos de Hosts em cada Classe Octeto Max. Redes Formato Exemplo Max. Host R.H.H.H R.R.H.H R.R.R.H Multcast (Comunicação entre todos os nós da rede) Resevado

26 Conflitos de Endereço IP Conflitos de IP é a designação atribuída a endereços IP duplicados na rede. O mesmo problema poderá eventualmente ocorrer com nomes de hosts. É sabido que endereços IP e nomes de hosts não se repetem ao longo do mesmo segmento IP. Caso seja atribuído um mesmo número IP a hosts distintos, apenas o primeiro que for levantado na rede irá transmitir, ficando o outro em duplicidade impossibilitado de integrar aquela rede

27 Conflitos de Endereço IP Introdução ao Endereçamento IP

28 Endereços IP Públicos Privados O InterNic (The Internet s Network Information Center) controla todos os endereços IP em uso, ou livres, na internet. Esse controle é feito para evitar duplicações. A InterNic reserva certas faixas de endereços chamadas de endereços privativos para serem usados em redes que não irão se conectar diretamente na internet. Os provedores de acesso a internet, por sua vez, fornecem endereços IPs a seus clientes.

29 Endereços IP Públicos Privados A IANA (Internet Assigned Number Authority) é o representante internacional que trata das questões de endereçamento IP de internet no mundo, órgão este que juntamente com os demais órgãos padronizadores, estabeleceu divisão de IP s entre IP Privado (não válido) e IP Público (Válidos). No Brasil o órgão responsável pelo controle da internet é o CGI.br ( e a questão da distribuição IP está a cargo do NIC.BR ( o qual dentre suas atribuições está a distribuição de números de sistemas autônomos (ASN) e endereços IPv4 E IPv6 no País.

30 Endereços IP Públicos Privados Os endereços privados não nos permitem acesso direto à Internet, no entanto esse acesso é possível desde que se utilize outros disposivos que encaminhem os pacotes para as redes externa, como é o caso dos gateway s e/ou mecanismos de NAT (Network Address Translation) que traduzem o endereço privado num endereço público. Os intervalos de endereços privados recomendáveis são: de a ( /8) de a ( /12) de a ( /16)

31 Endereços IP Públicos Privados

32 Formato de Cabeçalho IP VERS H. LEN SERV. TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET TIME TO LIVE TYPE HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (Pode ser omitido) PADDING

33 Campos do Cabeçalho IP SERVICE TYPE: especifica se o encaminha-mento deve privilegiar o atraso mínimo ou o débito máximo. TOTAL LENGTH: Inteiro de16 bits, que espe-cifica o numero total de octetos no datagrama. TIME TO LIVE: O campo é inicializado com um valor entre 1 e 255. Cada router decrementa o valor de 1. Assim que o valor atinge zero o datagrama é descartado

34 Formato de Cabeçalho IP HEADER CHECKSUM: verifica se os bits do cabeçalho foram alterados em transito. OPÇÕES: Podem não estar presentes. Se o H.LEN for 5, o header termina depois do campo DESTINATION IP ADDRESS. PADDING: Como o header é especificado em múltiplos de 32 bits, são acrescentados bits zero de forma a fazer um múltiplo de 32 bits. Os campos FRAG. OFFSET, IDENT. e FLAGS serão vistos na Fragmentação de Datagramas

35 Encapsulamento Um datagrama é encapsulado numa trama para transmissão sobre um meio físico. O endereço destino na trama é o endereço do next hop para onde deve ser enviado o datagrama. Este endereço é obtido por tradução do endereço IP do next hop para o endereço de hardware equivalente.

36 Broadcast Endereço reservado utilizado para referenciar todas os dispositivos numa rede. Um pacote IP com endereço de broadcast é entregue a todos os dispositivos na rede. Qualquer endereço cujo campo de HostID possua todos os bits iguais a 1 é um endereço de broadcast. o (classe C) o (classe B)

37 Broadcast Exemplos 1. Consideremos o range de IP classe A abaixo. Range de IP: De à IP de Rede: IP s válidos para distribuição: à IP de broadcast: Exemplos 2. Consideremos o range de IP classe C abaixo. Range de IP: De à IP de Rede: IP s válidos para distribuição: à IP de broadcast:

38 Multcast Um endereço multicast referencia um grupo seleto de máquinas de uma rede. Um grupo multicast é sempre identificado por um endereço classe D. Membros de um grupo ainda retém os seus próprios endereços IP, mas também têm a habilidade de absorver dados que são enviados para os endereços multicast. Para terem acesso às mensagens enviadas para endereços multicast as máquinas devem suportar o protocolo IGMP. Exemplo: Todos os roteadores de uma subrede local.

39 Caros alunos e demais leitores. Agradeço-lhes pela leitura e utilização deste material. Caso haja alguma inconformidade de quaisquer naturezas nas descrições informadas, que me seja imediatamente comunicado para que eu possa reformular o assunto a realizar nova publicação. Obrigado. Professor Airton Ribeiro de Sousa