Introdução às Redes e Protocolos TCP/IP Sessão nº5. Jorge Gomes jorge@lip.pt

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1 Introdução às Redes e Protocolos TCP/IP Sessão nº5 Jorge Gomes jorge@lip.pt

2 Wide Area Networking

3 WAN algumas tecnologias Linhas telefónicas Analógicas comutadas com modems Analógicas dedicadas com modems ISDN (Integrated Services Digital Network) Linhas telefónicas digitais Suporte para múltiplos serviços, voz, dados, fax etc DSL (Digital Subscriber Line) Comunicação de dados digital em linhas telefónicas ATM (Asynchronous Transfer Mode) Rede unificada WAN e LAN com suporte para diferentes classes de serviço Baseada em comutação de células em vez de pacotes Ethernet Cada vez mais utilizado em redes WAN pela sua simplicidade

4 Modem Externo Modems linhas comutadas Linhas telefónicas normais ditas comutadas: Tem de haver uma chamada para estabelecer a ligação entre dois pontos Linhas analógicas: Mesmo quando a linha que chega a casa é analógica a voz é digitalizada na central e transmitida de forma digital entre centrais Um canal de voz ocupa 64Kbps (nos EUA em alguns sítios 56Kbps): Modems (Modulator-Demodulator) são usados para codificar a informação digital em sinal analógico e descodifica-la à chegada Um modem para linha comutada nunca poderá atingir mais do que 64K Os modems mais rápidos atingem os 56Kbps (downlink) 33.6Kbps (uplink) Modems comuns assíncronos (start e stop bit entre cada byte) Linha telefónica Telefone analógico Linha serie RS232 Um canal de voz ocupa um leque de frequências entre 300Hz e 3300Hz

5 Modems linhas dedicadas Linha dedicada analógica Ligação ponto-a-ponto: hardwired nas centrais Não tem numero de telefone, ou sinal de marcação Não há chamadas Custo fixo independente do uso Normalmente usam 2 pares de fios Usam-se modems síncronos Mais rápidos que os assíncronos Dados transmitidos em frames com checksums Usam um sinal de clock (externo, parte dos dados) A informação é transmitida em blocos Framing HDLC ou SDLC Possibilitam transmissão de 64Kbps a 2Mbps Modems com interfaces serie: V.35 até 64Kbps V.36 até 2Mbps

6 Linhas telefónicas digitais: ISDN / RDIS Suporte para múltiplos serviços (voz, dados, video, fax, ) Canais de comunicação de 64Kbps Interfaces de acesso: Basic Rate Interface (BRI): 2x 64Kbps + 16Kbps Primary Rate Interface (PRI): 30x 64Kbps + 2x 64Kbps Broadband ISDN (B-ISDN): ISDN sobre ATM Canais: Os canais de dados designam-se por canais B Usualmente é 64Kbps mas em alguns países pode ser 56Kbps O canal de sinalização designa-se por canal D Em comunicação de dados usado: Para acesso Internet como alternativa aos modems Para linhas de backup Para ligar filiais de empresas

7 ISDN / RDIS Muito usado nas centrais telefónicas A central telefónica do LIP usa 4 circuitos BRI Permite 8 conversações simultâneas Melhor qualidade de som Permite marcação directa de extensões Um canal B de um BRI pode ser partilhado entre vários equipamentos Cada equipamento pode usar um ou mais canais B Linha telefónica S/T Telefone digital ISDN Não é um telefone analógico Terminador ISDN BRI NT-1 Computador com adaptador/modem ISDN

8 ISDN / RDIS A comunicação de dados num cenário mais avançado usa routers em vez de adaptadores ISDN Um router pode usar múltiplos BRI ou PRI Um router pode agregar múltiplos canais B Linhas Telefónicas ISDN Terminador ISDN BRI NT-1 Terminador ISDN BRI NT-1 S/T Router com interface ISDN + Ethernet Ethernet Ethernet Switch

9 ISDN / RDIS Linhas Telefónicas ISDN S/T NT-1 Terminador NT-1 Operador De telecom ISDN BRI NT-1 Terminador ISDN BRI Router com interface ISDN + Ethernet NT-1 NT-1

10 ISDN / RDIS Linhas Telefónicas ISDN S/T Router com interface ISDN + Ethernet Terminador ISDN BRI NT-1 Terminador ISDN BRI NT-1 Operador De telecom Terminador ISDN BRI NT-1 Terminador ISDN BRI NT-1 Router com interface ISDN + Ethernet

11 Digital Subscriber Line (DSL) Família de tecnologias para comunicação sobre linhas telefónicas Permite o uso simultâneo da linha para chamadas telefónicas e dados: As frequências mais baixas são reservadas para a voz Abaixo de 4 khz (a transmissão de voz usa 300Hz até 3400Hz) As frequências mais elevadas são usadas para dados Um filtro é necessário para ligar o telefone de forma a garantir que o telefone apenas transmite e recebe frequências até aos 4 khz Algumas tecnologias xdsl: HDSL SDSL ADSL VDSL

12 Digital Subscriber Line (DSL) Pode funcionar em linhas analógicas ou ISDN Foi inicialmente concebido para linhas ISDN Funciona através da criação de canais de comunicação Começando entre os 10 ou 100kHz Terminando por exemplo em 1 ou 4MHz Tipicamente entre 25kHz e 1.1MHz para a norma ADSL Os canais são automaticamente testados Quantos mais canais em boas condições maior será a largura de banda possível A distância e qualidade da linha afectam a largura de banda máxima possível Os canais são divididos em canais de transmissão ou recepção de acordo com o contrato estabelecido com o cliente

13 ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Tecnologia da família DSL para uso domestico É assimétrico porque a largura de banda de download é maior do que a de upload Baseia-se no principio de que a maior parte das utilizações da Internet por clientes domésticos consistem sobretudo em downloads Um simples HTTP get pode ter como resposta Mbytes de informação ADSL2+ (ITU G.992.5) vai até 2.2MHz e possibilita: até 24Mbps de download até 3.5Mbps de upload

14 ADSL Suporta dois modos de transporte: Fast: para transferências de informação que admitam perda de alguns bits (video) Interleaved: para transferência de ficheiros etc onde o tempo de retransmissão não seja um problema A transmissão de protocolos de rede em ADSL é encapsulada em: ATM Ethernet PPPoA PPPoE O encapsulamento é efectuado no modem ADSL

15 Rede domestica: ADSL Splitter e ou filtro, telefone POTS modem ADSL, Router, Switch Frequentemente as funcionalidades estão reunidas Telefones analógicos Linha telefónica analógica Filtro Ethernet Splitter ADSL modem + router Ethernet + switch

16 VDSL Very high bitrate Digital Subscriber Line VDSL2 (ITU-T G.993.2) vai até 30MHz e possibilita: até 100Mbps em ambas as direcções comunicação simétrica desempenho máximo apenas para distancias muito curtas 300m Não existe em Portugal

17 Circuitos As redes WAN (Wide Area Network) são frequentemente baseadas em circuitos disponibilizados por fornecedores de telecomunicações. Muitos dos circuitos que são usados para transportar dados foram concebidos para transportar voz A sua capacidade é medida em múltiplos de 64Kbits Um circuito digital de voz usa codificação PCM de 64kbits São full duplex Nome Mbps Circ. Voz - T1 T2 T3 E1 E2 E Nome (SONET) Mbps C.Voz STS-1 OC-1 STS-3 OC-3 STS-12 OC-12 STS-24 OC-24 STS-48 OC-48 STM-64 OC-92 STM-256 OC , , , ,

18 Fibras Ópticas Multimode (MMF) Core da fibra de maior diâmetro > 10 µm A luz é guiada pela reflexão interna Múltiplos caminhos Singlemode (SMF) Core de diâmetro muito reduzido < 10 µm Um único caminho

19 Ethernet em WAN Algumas normas Ethernet para comunicação com fibra óptica em WAN: 100Base-FX Fibre Multimode 62.5/125µm 100Mb/s 2Km 1000Base-LX Fibre Multimode 62.5/50µm 1000Mb/s 550m 1000Base-LX Fibre singlemode 10µm 1000Mb/s 5Km 1000Base-LX10 Fibre singlemode 1000Mb/s 10Km 10Gbase-LR Fibre singlemode 10000Mb/s 10Km 10Gbase-ER Fibre singlemode 10000Mb/s 40Km 10Gbase-LX4 Fibre singlemode 10000Mb/s 10Km 10Gbase-ZR Fibre singlemode 10000Mb/s 80Km

20 Fibra Escura O termo dark fibre refere-se a: Infra-estruturas de comunicação de dados por fibra instaladas mas não usadas Fornecidas por: operadores de telecomunicações também disponível em ferrovias, auto-estradas, redes eléctricas, redes de gás etc como o custo principal da instalação das fibras é a engenharia civil faz sentido instalar a fibra em conjunto com outras obras dark refere-se à ausência de sinal (fibras não usadas) Trata-se de fibras disponíveis para serem iluminadas O cliente que aluga ou compra as fibras terá ele próprio de instrumentar a fibra (colocar equipamento óptico nos extremos)

21 Fibra Escura Vantagens: Elevado desempenho através da multiplexagem Aumento da largura de banda sem instalar novas fibras Uma vez adquirida a fibra pode ser instrumentada com a tecnologia que se considere mais adequada (flexibilidade) Possibilidade de usar tecnologias futuras com mais desempenho pagando apenas a nova instrumentação Comprar hoje para utilização a 10Gbps no futuro usar 100Gbps Base para infra-estruturas de rede com tecnologia WDM FCCN usa Fibra Escura e WDM no seu backbone

22 Wave Division Multiplexing WDM é uma tecnologia de multiplexagem para comunicação através de fibras ópticas: Permite múltiplos sinais ópticos na mesma fibra múltiplos canais de comunicação na mesma fibra comunicação bidireccional numa única fibra Cada sinal num comprimento de onda diferente (cor) designa-se cada comprimento de onda por lambda Hoje é possível transmitir 80 ~ 160 canais (lambdas) de 10Gbps numa única fibra (1.6Tbps) Fibras: Fibras single-mode com 9 µm (mais usual) Amplificação do sinal a cada 80 ~ 100Km Tipos de WDM: Conventional: 16 canais Coarse: 16 canais e maior afastamento entre canais Dense: 80 canais Ultra dense: 160 canais

23 Wave Division Multiplexing ITU-T G.709: Recomendação interfaces para redes ópticas de transporte Forma de transportar múltiplos protocolos sobre WDM ATM, Ethernet, SDH/SONET, etc Formato dos frames Data rates 2.6Gbps 10.7Gbps 43Gbps Gestão e monitorização das ligações WDM

24 Wave Division Multiplexing 10Gbase-LR 1x fibra em cada direcção 6x 10.7 Gbps Lambdas Comunicação bidireccional 3x lambdas em cada direcção Numa única fibra 10Gbase-LR 1x fibra em cada direcção WDM O/E/O terminal WDM O/E/O terminal

25 ATM Asynchronous Transfer Mode (ATM) Tecnologia de transmissão de dados: Conjunto de normas e protocolos Garantia de qualidade de serviço Flexibilidade na alocação de largura de banda Transporte de dados, video, audio etc na mesma ligação física Muito apoiado pelos operadores de telecomunicações Conceito abrangente de tecnologia de rede universal WAN/LAN Criação de aplicações directamente sobre ATM Baseado: No transporte de pequenas células de tamanho fixo em vez de frames de tamanho variável (48 bytes data + 5 bytes header) Modelo orientado à conexão em que é necessário estabelecer um circuito virtual (VC) antes de poder transmitir informação Muito adequado a redes WAN e dados de tempo real

26 ATM contexto Surgiu como tecnologia unificadora que pretendia substituir as tecnologias LAN e WAN então usadas: As redes Ethernet eram ainda de 10Mbps e estavam ainda a ser desenvolvidas/especificadas normas para 100Mbps O ATM prometia LANs de 155Mbps Em WAN ainda usava-se ligações serie e redes ópticas SDH O aparecimento do FastEthernet 100Mbps mudou tudo: Os equipamentos FastEthernet eram muito mais baratos O ATM era extremamente complexo e possuía uma filosofia muito diferente do Ethernet, TokenRing e FDDI A largura de banda FastEthernet era na prática suficiente e semelhante à largura de banda efectiva do ATM 135Mbps O aumento da largura de banda nas redes FastEthernet diminuiu a necessidade de mecanismos de alocação/reserva O desenvolvimento do VOIP diminuiu a necessidade do ATM

27 Vantagens do ATM: ATM As células de tamanho fixo permitem diminuir os atrasos da transmissão de informação de tempo real Especialmente na presença grandes bursts de dados Permite oferecer diversos tipos de serviços com requisitos diferentes sobre uma única ligação ou infra-estrutura Ao nível WAN o ATM ainda é muito usado: xdsl Circuitos até 622 Mbps Quando há necessidade de oferecer serviços diferenciados numa mesma ligação No backbone dos operadores de telecomunicações As tecnologias tipo Ethernet, VLAN, WDM, IP, MPLS etc são cada vez mais usadas em redes WAN: Permitem maior largura de banda (Ethernet e WDM) separação de tráfego (VLAN) Qualidade de serviço em IP (MPLS)

28 Serviços ATM Network Architecture Service Model Guarantee? Bandwidth Loss Order Timing Congestion Feedback Internet best effort none no no no no (infered via loss) ATM CBR constant rate yes Yes yes no congestion ATM VBR guarantee rate yes yes yes no congestion ATM ABR guarantee minimum no yes no yes ATM UBR none no yes no no

29 ATM AAL ATM Adaptation Layers (AAL) Permitem suportar o transporte de outros protocolos não baseados em ATM sobre ATM: Ethernet, Frame Relay, UMTS, SONET, TCP/IP etc As AAL lidam com: Segmentação e reconstrução Erros de transmissão Células perdidas ou fora se sequência Controlo de fluxo e validade temporal Exemplo de algumas AAL: AAL 1 CBR emulação de circuitos ex. T1/E1, ISDN etc AAL 2 VBR-RT informação tempo real ex. voz AAL 3/4 VBR-NRT ex. Frame Relay, X.25 AAL5 VBR-NRT ex. IP, Ethernet, LAN Emulation

30 ATM celulas UNI User-Network Interface NNI Network-Network Interface GFC = Generic Flow Control (4 bits) (default: 4-zero bits) VPI = Virtual Path Identifier (8 bits UNI) or (12 bits NNI) VCI = Virtual channel identifier (16 bits) PT = Payload Type (3 bits) CLP = Cell Loss Priority (1-bit) HEC = Header Error Control (8-bit CRC, polynomial = X 8 + X 2 + X + 1)

31 ATM Interfaces User-Network Interface (UNI): liga equipamentos terminais a um switch ATM Network-Network Interface (NNI): interliga dois switches ATM

32 ATM VP/VC Conexões Virtuais ATM: Virtual Path (VP): identificado pelo VPI é um caminho virtual Virtual Channel (VC): identificado pelo VCI é um canal dentro de um caminho O VPI e o VCI: Não são endereços apenas identificam um circuito Possuem apenas significado local (a outra ponta pode ter VPI e VCI diferentes) Serviços ATM: Permanent Virtual Circuit (PVC): conexão permanente entre pontos Switched Virtual Circuit (SVC): conexão criada e eliminada dinamicamente

33 ATM VP/VC Diversas categorias de serviços podem ser transmitidos através de um único VP No segundo caso dois VPs do tipo Constant Bit Rate transportam multiplos VCs de tipos diferentes

34 ATM VP/VC Point-to- Point-to- Connection Point Multipoint Transit Terminate Permanent virtual channel link (PVCL) X X Permanent virtual path link (PVPL) X X Permanent virtual channel connection X X X X (PVCC) 1 Permanent virtual path connection (PVPC) 1 X X X Soft permanent virtual channel connection (soft PVCC) Soft permanent virtual path connection (soft PVPC) X X X X Switched virtual channel connection (SVCC) X X X X Switched virtual path connection (SVPC) X X X

35 ATM endereços Os endereços ATM são usados para estabelecer SVCs Existem dois tipos de endereços: Públicos: usam endereços E.164 tipo número de telefone Privados: usam um endereço de 20bytes designado conhecido por ATM End System Address (AESA)

36 ATM VP/VC Permanent Virtual Path Circuit (PVPC) Todos os detalhes dos VPIs ao longo do caminho Soft Permanent Virtual Channel Circuit (SPCC) Os detalhes do caminho não são necessários, apenas os extremos são relevantes

37 ATM VP/VC O ATM permite comunicação ponto-multiponto Uma mesma célula é enviada através dos 3 VCs

38 ATM ILMI Interim Local Managment Interface (ILMI) Protocolo de gestão baseado no SNMP (sem TCP/IP) Permite obter e reportar informação sobre as interfaces ATM Cada dispositivo ATM troca informação sobre a configuração das suas interfaces com os dispositivos adjacentes via ILMI Um dos usos principais é a autoconfiguração Permite reportar o endereço ATM de uma interface e obter o prefixo a usar Os protocolos de routing do ATM (PNNI e IISP) usam esta informação para identificar os componentes da rede e levar os circuitos entre os vários switches de uma rede

39 ATM e IP Estratégias para IP sobre ATM: O protocolo IP pode ser transportado directamente sobre ATM Como lidar com o mapeamento endereço IP MAC? O protocolo IP pode usar uma camada de abstracção Emulação ATM de uma LAN clássica LAN Emulation (LANE)

40 IP sobre ATM: ATM e IP Necessita de mapeamento entre endereços IP e endereços ATM Em ethernet o protocolo ARP é usado para resolução de endereços IP em endereços MAC O protocolo ARP em Ethernet baseia-se em broadcasts Em ATM não existem broadcasts A implementação de ARP para ATM usa um servidor de ARP Cada servidor de ARP mantém a lista das correspondências para a sua subnet e pode ser consultado pelas estações Os pacotes IP são segmentados em células A perda de uma célula é a perda de um pacote O AAL5 tenta mitigar este problema marcando o inicio e fim de cada pacote

41 LANE: Emulação de uma Ethernet ATM e IP Cada interface ATM aparece como uma ou mais interfaces Ethernet Conceitos: LANE Client (LEC): é uma qualquer estação da rede LANE server (LES): servidor em que todos os LEC se registam e que mantém a correspondência entre endereços MAC e implementa o LANE ARP (LE_ARP) Broadcast and Unknown Server (BUS): um servidor que encaminha broadcasts, multicasts e pacotes com destino desconhecido LANE configuration server (LECS): redirecciona cada LEC para a sua LAN de acordo com uma configuração (de facto redireciona cada LEC para o LES correcto)

42 WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access IEEE Tecnologia wireless de longo alcance (Kms) Acesso móvel com antena omnidireccional Acesso fixo com antena direccional Largura de banda partilhada d (acesso fixo) Alcance até 50Km Exemplo 10Mbps a 9Km Desempenho 15 a 35Mbps e (acesso móvel) Desempenho 15 a 35Mbps m 1Gbps fixo 100Mbps móvel

43 Introdução ao TCP / IP

44 Estandardização do TCP/IP Existem quatro grupos responsáveis pela supervisão dos processos de estandardização do TCP/IP: ISOC (Internet Society) Suporta, facilita e promove a evolução e crescimento da Internet como infra estrutura de comunicações. IAB (Internet Architecture Board) Coordenação e supervisão técnica dos standards. Efectua a revisão e garante a qualidade dos standards. IETF (Internet Engineering Task Force) Desenvolve especificações técnicas que mais tarde se podem tornar standards. IRTF (Internet Research Task Force) Coordena projectos de investigação a longo prazo.

45 RFCs Os standards são publicados sob a forma de RFCs Request for Comments Cada RFC é identificado por um numero. RFC 0007 Host-IMP Interface G.Deloche May 1969 Um RFC não é obrigatoriamente um standard: muitos são publicados para fins informativos outros não chegam sequer a ser aceites como standards. Os RFCs encontram-se disponíveis para download Existe um índex com cada RFC e o seu estado: Standard, Informational, Experimental, Proposed Standard, Draft Standard, Best Current Practice, Historic, Unknown

46 RFCs Alguns RFCs importantes: RFC 1700 Parâmetros (números) usados em protocolos. RFC 2500 Estado de estandardização dos protocolos. RFC 1122 Requisitos para hosts nível de comunicação RFC 1123 Requisitos para hosts nível aplicativo RFC 1127 Perspectivas sobre os requisitos RFC 1812 Requisitos para routers IP V4 Antes de ler um RFCs deve-se verificar se existe uma versão mais recente: Obsoleted by RFCxxxx

47 Níveis Os protocolos de comunicação modernos são normalmente baseados em camadas. O modelo OSI (Open Systems Interconnection) define o processo de comunicação como um conjunto de sete níveis. As camadas implementam diferentes funcionalidades. O TCP/IP possui quatro níveis. Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Ligação Físico TCP / IP Aplicação Transporte Rede Ligação SSH, HTTP, , etc. TCP, UDP IP, ICMP, IGMP Frames, endereçamento físico, controlo do envio de dados no meio físico

48 Níveis e Funcionalidade 1. O nível de ligação inclui o driver e a interface de rede correspondente. É responsável por lidar com todos os detalhes da ligação física entre o sistema e a rede. 2. O nível de rede lida com a movimentação de pacotes de dados na rede. O encaminhamento (routing) é efectuado neste nível. O IP, ICMP e IGMP são protocolos de nível de rede. 3. O nível de transporte lida com os fluxos de dados usados pelas aplicações para comunicar entre dois sistemas. O TCP e o UDP são protocolos de nível de transporte

49 Níveis e Funcionalidade 4. O nível de aplicação é constituído pelos programas usados pelos utilizadores. Por exemplo: cliente SSH usado para efectuar logins remotos. cliente FTP usado para transferir ficheiros. servidor HTTP usado para dar acesso a documentos.

50 Níveis e Funcionalidade Cliente SSH Protocolo Telnet Servidor SSH Aplicação Processos modo Utilizador TCP Protocolo TCP TCP Transporte IP Protocolo IP IP Rede modo Kernel Driver e Interface Protocolo Ethernet Driver e Interface Ligação Hardware Ethernet

51 Níveis e Funcionalidade No exemplo anterior são exibidos quatro protocolos, um em cada nível. O TCP/IP é um conjunto de muitos mais protocolos. Embora o nome do conjunto de protocolos seja TCP/IP o TCP e o IP são apenas dois dos protocolos. Outro nome possível para o TCP/IP é Protocolo Internet. O termo Internet surge de Internetwork ou seja a combinação de múltiplas redes numa só através da sua interligação física e de um protocolo comum.

52 Níveis e Funcionalidade internet não Internet Para criar uma internet basta: instalar e configurar o TCP/IP nos vários sistemas. criar pelo menos duas redes interligar as duas redes através de um dispositivo de encaminhamento (router ou switch L3). É na função de encaminhamento que o nível de rede IP assume o seu destaque.

53 Níveis e Funcionalidade Um sistema que possui mais de um interface de rede chama-se multihomed. Qualquer sistema pode ser multihomed. A um sistema multihomed que encaminha tráfego entre as suas varias interfaces chama-se router. Um host não faz encaminhamento de pacotes A host = OK B host = OK A B = KO Um router faz encaminhamento de pacotes A host = OK B host = OK A B = OK host router A B A B

54 Níveis e Funcionalidade Cliente SSH Protocolo Telnet Servidor SSH TCP IP Protocolo IP Protocolo TCP Router IP Protocolo IP TCP IP Driver Ethernet Interface Protocolo Ethernet Ethernet Driver Ethernet Interface Driver FDDI Interface Protocolo FDDI FDDI Driver FDDI Interface

55 Níveis e Funcionalidade O nível de rede (IP) implementa um serviço não fiável: Best Effort O IP nada garante: Não garante a entrega de pacotes Não garante a sequencia de chegada Os níveis acima do IP nada sabem sobre: topologia física da rede a existência de routers

56 TCP Níveis e Funcionalidade O TCP implementa um fluxo (byte stream) de dados fiável entre dois sistemas. Conceito de ligação (estabelecimento, transmissão e fim) Divide os dados em pacotes e envia-os. Implementa o mecanismo de acks, timeouts e retransmissão. Garantir a chegada dos pacotes Recebe os pacotes e reconstrói o fluxo de dados. Garantir a entrega dos dados às aplicações na mesma sequencia com que foram enviados Como é um protocolo fiável a aplicação não precisa de se preocupar com detalhes como retransmissão ou ordenação dos pacotes na recepção.

57 UDP Níveis e Funcionalidade O UDP implementa um serviço simples e não garantido Como o IP mas orientado para aplicações Não possui conceito de ligação (pacote a pacote) Envia pacotes de dados (datagramas) entre duas aplicações em dois sistemas. Não oferece garantias de que os pacotes cheguem na mesma sequencia em que foram enviados. Não oferece sequer garantia de que os pacotes cheguem ao destino. As aplicações que usem UDP têm elas mesmo de implementar um protocolo fiável Se tal for desejável.

58 Níveis e Funcionalidade Processo Processo Processo Processo Aplicação TCP UDP Transporte ICMP IP IGMP Rede ARP Interface de rede RARP Ligação Rede Física

59 Endereços IP Dentro de uma rede cada interface tem de possuir um endereço IP diferente. Um endereço IP (v4) é um numero de 32 bits (4 bytes). Um endereço IP é normalmente representado como: quatro números decimais separados por pontos. cada numero representa um dos quatro bytes Exemplos:

60 Endereços IP Uma vez que os endereços das interfaces têm de ser únicos a sua atribuição tem de ser controlada. O ICANN Internet Corporation for Assigned Names and Numbers supervisiona a delegação do espaço de endereçamento. A ICANN delega o espaço de endereçamento a Regional Internet Registries (RIR): ARIN: América do Norte RIPE: Europa, Médio Oriente APNIC: Ásia/Pacifico AfriNIC: África LACNIC: América Latina Cada RIR pode delegar a atribuição de partes do espaço de endereçamento a Local Internet Registries. Os Local Internet Registries (LIR) dependem dos RIR e são operados tipicamente por service providers para alocação de endereços aos seus clientes

61 Endereços IP O espaço de endereçamento IP era originalmente dividido em 5 classes: 0 Rede 7bits Sistema 24bits Classe A Rede 14bits Sistema 16bits Rede 21bits Sistema 8bits Grupo de multicast 28bits Reservado 27bits Classe B Classe C Classe D Classe E

62 Endereços IP O modelo de classes possui sérios problemas de escalabilidade. O modelo actual designa-se por Classless and Subnet Address Extensions (CIDR). No CIDR a divisão entre endereço de rede e de maquina não é limitada às 5 classes. Qualquer divisão do número de bits entre endereço de rede e de maquina é valida. Na nova notação a separação entre endereço de rede e de maquina é efectuada especificando o numero de bits alocados ao endereço de rede. O número de bits de rede é especificado sob a forma de um numero decimal separado do endereço IP por um /

63 Alocação de Endereços Evolução da alocação de endereços IP v4 pelo ICANN / IANA até finais de 2009

64 Endereços IP Exemplos de endereços classless :... / Endereço de rede Endereço de sistema (host) / Endereço de rede Endereço de sistema (host)

65 Mascara de Rede A mascara de rede identifica os bits de rede Assumindo 23 bits de endereço de rede mascara da rede IP ser representada: /23 Ou como mascara de bits / Endereço de rede Endereço de sistema mascara de rede

66 Endereço de Broadcast Um datagrama de broadcast chega a todos os hosts de uma rede IP Cada rede IP possui um endereço de broadcast O Endereço de broadcast tem todos os bits do host a 1 Rede /24 broadcast Rede /23 broadcast / / Endereço de rede Endereço de broadcast

67 Configurar uma Interface Em Linux: ifconfig Exemplo: ifconfig eth netmask up ifconfig eth0 down Em Windows o comando ipconfig/all em janela de comando permite ver a informação sobre as interfaces

68 Configurar uma Interface Em RedHat Linux: /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 Configuração típica: DEVICE=eth0 BOOTPROTO=none BROADCAST= HWADDR=00:17:39:7E:A0:67 IPADDR= NETMASK= NETWORK= ONBOOT=yes TYPE=Ethernet GATEWAY= Iniciar e parar uma interface configurada em ifcfg-eth0: /sbin/ifup eth0 /sbin/ifdown eth0

69 Parar e Iniciar a Rede Em RedHat Linux: ou /etc/init.d/network start service network start /etc/init.d/network stop /etc/init.d/network restart /etc/init.d/network status

70 Configurar uma Interface Num router com IOS (CISCO) ou similar Tem de se entrar em modo de configuração comando config Interface GigabitEthernet2/1 no switchport description Ligação ao router B ip address ip address secondary no shutdown Interface GigabitEthernet2/1 shutdown no ip address secondary no ip address no description

71 Endereços IP privados Existem três blocos de endereços IP ditos privados: reservados para redes fechadas que não estão ligadas directamente à Internet (RFC 1918). estes endereços não são validos na Internet. os endereços privados podem ser utilizados livremente. existem múltiplas redes privadas a reutilizar estes endereços. Blocos: a a a a O LIP usa endereços dos blocos privadas: / /16

72 Endereços IP privados A utilização de NAT (Network Address Translation) permite que uma organização possa estar ligada à Internet usando na sua rede interna endereços RFC O NAT efectua a conversão dos endereços privados em endereços públicos através do mapeamento temporário ou permanente destes endereços em endereços públicos atribuídos à organização A conversão é efectuada nos dispositivos que efectuam a ligação entre a rede local e a Internet (firewalls/routers) O NAT aumenta a segurança porque esconde a topologia interna da rede, e impede o acesso a sistemas internos O NAT permite a criação de redes de grandes dimensões sem recurso aos escassos endereços IP públicos.

73 DNS Embora as interfaces de rede as maquinas e o encaminhamento de pacotes seja feito com base no endereço IP para conveniência dos humanos é possível usar nomes em vez de endereços IP. O mecanismo que permite a tradução de nomes em endereços IP e vice versa chama-se Domain Name System (DNS). O DNS é uma base de dados hierárquica distribuída. As aplicações convertem nomes em endereços através de funções de biblioteca, este processo designa-se de lookup. Da mesma forma o processo de obtenção de um nome com base num endereço IP designa-se reverse lookup. A maior parte das aplicações que aceita nomes também aceita endereços IP no formato dotted decimal.

74 Resolver em RedHat Linux: /etc/resolv.conf DNS $ cat /etc/resolv.conf # Generated by NetworkManager search lip.pt nameserver nameserver Em Fedora preferencialmente mudar em: /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0 DNS1= DNS2= DOMAIN=lip.pt

75 Encapsulamento Os dados transmitidos por uma aplicação são enviados pelas varias camadas até chegarem à rede física. Cada camada acrescenta informação especifica do protocolo sob a forma de headers e trailers. Cada protocolo encapsula os dados enviados pela camada imediatamente acima num pacote que também contem o header e trailer correspondente. Cada tipo de pacote possui um nome especifico. Datagrama IP Segmento TCP Datagrama UDP