Redes de Computadores II. Ricardo José Cabeça de Souza

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1 Redes de Computadores II Ricardo José Cabeça de Souza

2 PROTOCOLO MAC (Media Access Control) Não existe controlador central Entrega por broadcast Canal compartilhado CSMA/CD Carrier Sense escutar canal Multiple Access prioridade igual de acesso ao canal Collision Detect sentir a colisão no canal

3 PROTOCOLO MAC (Media Access Control) Regras de controle de acesso à mídia CSMA/CD Sinal está sendo transmitido PORTADORA Quando deseja transmitir AUSÊNCIA DE PORTADORA Canal ocioso espera breve tempo IFG (InterFrame Gap 96 bits) TRANSMITE QUADRO Duas estações transmitem simultaneamente DETECÇÃO DE COLISÃO REPROGRAMAR TRANSMISSÃO

4 Regras governam transmissão Sem portadora, tempo >= IFG TRANSMITA Vários quadros Intervalo IFG Com portadora Ouvir até fim portadora Detectada colisão Transmitir + 32 bits (Sinal de Engarrafamento de Imposição de Colisão) Espera e reprograma transmissão

5 CSMA/CD Tempo t atingir outra extremidade A Pacote começa no tempo 0 B A Pacote quase em B em t - ε B (a) (b) A Colisão no Rajada de ruído tempo t B A volta para A em B 2t (c) (d) A medida que a velocidade cresce, o comprimento do quadro mínimo deve aumentar ou o comprimento do cabo diminuir.

6 Utilização Fios Pino Cor Função 1 Branco com Verde +TD 2 Verde -TD 3 Branco com Laranja +RD 4 Azul Não usado 5 Branco com Azul Não usado 6 Laranja -RD 7 Branco Marrom Não usado 8 Marrom Não usado

7 Sequência de Fiação

8 Ethernet Full-Duplex Comunicação simultânea entre duas estações Estações ligadas segmentos ponto a ponto Dobra a capacidade agregada do link Limite: recursos de mídia Especificação IEEE 802.3x

9 Requisitos Sistema de mídia com percurso de transmissão e recepção independentes: par trançado e FO Duas estações ligadas por links ponto a ponto fullduplex (CSMA/CD é desativado) Duas estações configuradas e são capazes de utilizar o modo de operação full-duplex Obs: O IFG continua a existir

10 Controladora da Estação Controladora da Estação ETHERNET Operação Full-Duplex TX TX RX RX

11 Operação Full-Duplex

12 Maiores Benefícios Verificados: Links Backbone Servidores / Hub Comutação Distâncias de Segmento de Mídia Full-Duplex Par trançado 100 m (limitação imposta pelas características de transporte do sinal no cabo) Fibra ótica 2 a 20 Km

13 Domínio de Colisão Sistema Ethernet cujos elementos (cabos, repetidores, interfaces de estação e outros) fazem parte do mesmo domínio de temporização do sinal.

14 REPETIDOR Nível de sinal Não toma decisões baseada em endereços Retransmite sinal Limite estações Somente modo half-duplex FUNÇÕES Impor colisões a todos os segmentos Restaurar amplitude sinal Fragmentar a extensão

15 REPETIDORES Hub de chassi Hubs empilháveis Hubs gerenciáveis Monitorar portas Análise tráfego

16 Hubs de Comutação (Switch) Separam domínios de colisão Ligam segmentos de velocidades diferentes Baseada no endereço MAC Controlam o fluxo Aumentam largura de banda IEEE 802.3D

17 Hubs de Comutação - Funcionamento Aprendizagem dos endereços dos quadros Decide encaminhamento do quadro Portas em modo promíscuo Interface lê todos os quadros Inclui endereço em uma tabela (porta x estação) Endereços não vistos broadcasting Desaprender - período 5 min

18 Hubs de Comutação - Recursos Gerenciamento (SNMP) Filtros personalizados Gerenciamento de Tráfego (prioridade) LANs Virtuais Aspectos de Projeto com Switch Recomendação de no máximo 7 saltos no percurso entre duas estações

19 Hubs de Comutação - Vantagens Aceitar várias conversações simultâneas entre as portas Melhora desempenho da rede Oferece maior largura de banda e muitas portas Simples de instalar e operar Transparentes à operação Ethernet Ligação de segmentos em velocidades diferentes

20 Hubs de Comutação Estação Porta Porta 2 Switch Porta 1

21 Domínios de colisão

22 LANs Virtuais Agrupamento de fluxo de tráfego de uma switch em LANs virtuais (VLANs) VLAN é um grupo de portas de switch que se comportam como se estivessem em um hub de comutação independente VLANs podem também ser criadas baseadas no conteúdo dos quadros

23 Padrão VLAN 802.1Q Publicado em 1998 Modo de implementação de VLAN independente do fabricante Informação acrescentada no QUADRO após o endereço de origem e antes do campo de tipo/tamanho

24 56 bits 8 bits 48 bits 48 bits 16 bits 46 a 1500 bits 32 bits PRE SFD DA SA Len/Type Data/PAD FCS 16 bits TPID 16 bits TCI TPID Tag Protocol Identifier TCI Tag Control Information

25 Protocolos de Alto Nível e o Quadro Ethernet Address Resolution Protocol (ARP) Utilizado para mapear endereço IP (Nível superior) para endereço físico (MAC) Permite que o host origem encontre o endereço MAC do host destino

26 Protocolo ARP Address Resolution Protocol Utilizado para mapear endereço IP(Nível superior) para endereço físico (MAC) Permite que o host origem encontre o endereço MAC do host destino

27 Protocolo ARP Funções: Determinar endereço físico Responder pedidos outros hosts Funcionamento Antes de enviar: Verifica cache Se encontrar endereço, envia frame Se não encontrar, envia broadcast pedido ARP

28 Protocolo ARP O host A, cujo endereço IP é IA e endereço físico PA, deseja enviar dados ao host B, cujo IP é IB porém de endereço físico desconhecido. O host A envia um datagrama especial em broadcast.

29 Protocolo ARP Apenas o host B responde, pois o datagrama foi endereçado via IP. O datagrama resposta é constituído do endereço IP (IB) mais o endereço físico PB. A partir desse instante o host A passa a endereçar o host B apenas com seus endereços já conhecidos (PB e IB)

30 Protocolo ARP Encapsulamento ARP e Identificação

31 Protocolo ARP Hardware Type (tipo do hardware): composto de dois octetos, especifica o tipo de hardware utilizado na rede física. Se for 1, é rede Ethernet. Protocol Type (tipo do protocolo): composto de dois octetos, especifica o endereço do protocolo utilizado no nível superior do emissor. Redes TCP/IP sempre = #0800 Operation (operação) : especifica se o datagrama é um pedido ARP (request 1 ) ou uma resposta ARP (reply 2), ou ainda um RARP (request 3, reply 4). HLEN e PLEN: habilitam o ARP para ser usado com redes arbitrárias porque eles especificam o comprimento dos endereços do hardware e dos protocolos do nível superior. O HLEN (Hardware Lenght) é utilizado para identificar o tamanho dos campos SENDER HA(HA emissor) e TARGET HA(HA destinatário). PLEN (Protocol Lenght) especifica o tamanho dos campos SENDER IP(IP emissor) e TARGET IP(IP destinatário).

32 Protocolo ARP SENDER HA (Sender Hardware Address) : endereço físico (Ethernet) de quem envia o pacote. SENDER IP (Sender Protocol Address): endereço lógico (IP) de quem envia o pacote. TARGET HA (Target Hardware Address) : Endereço físico desejado. Na operação de request vai em branco, e, quem responder preenche este campo. TARGET IP (Target Protocol Address) : Endereço lógico da máquina desejada

33 Protocolo RARP Reverse Address Resolution Protocol O endereço IP de uma máquina é conservado em uma área de armazenamento secundário, no disco rígido Quando uma máquina sem disco necessitar seu endereço IP ela utiliza o RARP.

34 Protocolo RARP - Máquinas sem disco precisam saber seu IP - Servidores RARP possuem um banco de dados com mapeamento IP X Ethernet - Enviam requisição broadcast - Recebe endereço IP fornecido por um servidor RARP - Armazena em memória até o próximo reboot

35 Protocolo RARP Host A sem disco envia um pedido RARP broadcast na rede que todos os hosts da mesma recebem

36 Protocolo RARP Os hosts B e D que são servidores RARP, replicam o datagrama RARP, com todos os campos preenchidos endereçados à máquina O host A recebe duas respostas RARP mas apenas uma é suficiente

37 Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol) Protocolo de Mensagem de Controle Transferência de mensagens Indicam ocorrência de problemas na transmissão dos datagramas Servem a operação de controle Mensagens são gerados por gateways e estações de destino

38 Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol) Formato da mensagem ICMP Type(Tipo) Identifica uma mensagem em particular Code(Código) Parâmetros da mensagem Checksum Código de verificação de erro

39 Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol) Mensagem Tipo Código Descrição do Código Resposta ao Eco 0 0 código não utilizado Destinatário Inacessível sub-rede inacessível estação inacessível protocolo inacessível porta inacessível fragmentação necessária e campo flag não setado falha na rota especificada Ajuste de Fonte 4 0 código não utilizado Redireção redireciona datagrama para sub-rede redireciona datagrama para estação redireciona datagrama para tipo de serviço e sub-rede redireciona datagrama para tipo de serviço e estação Eco 8 0 código não utilizado Tempo Excedido tempo de vida excedido em transito tempo de remontagem excedido

40 Protocolo ICMP(Internet Control Message Protocol) Encapsulamento da mensagem ICMP em um Datagrama IP

41 Referências Bibliográficas ARNETT, Matthen Flint. Desvendando o TCP/IP. Rio de Janeiro: Campus, CARVALHO, Tereza Cristina Melo de Brito (Org.). Arquitetura de Redes de Computadores OSI e TCP/IP. 2. Ed. rev. ampl. São Paulo: Makron Books do Brasil, Brisa; Rio de Janeiro: Embratel; Brasília, DF: SGA, COMER, Douglas E. Interligação em rede com TCP/IP. 2. Ed. Rio de Janeiro: Campus, v.1. GASPARINNI, Anteu Fabiano L., BARELLA, Francisco Rogério. TCP/IP Solução para conectividade. São Paulo: Editora Érica Ltda., TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores. 3. Ed. Rio de Janeiro: Campus, SOARES, Luiz Fernando G. Redes de Computadores: das LANs, MANs e WANs às redes ATM. Rio de Janeiro: Campus, SPURGEON, Charles E. Ethernet: o guia definitivo. Rio de Janeiro: Campus, Gigabit Ethernet White Paper by Gigabit Ethernet Alliance (1997) technology/whitepapers/gige_0997/papers97_toc.html

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