Redes de Computadores Nível de Rede

Transcrição

1 Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti Redes de Computadores Nível de Rede Fontes Fontes principais: principais: Redes Redes de de Computadores Computadores -- das das LANs, LANs, MANs MANs e e WANs WANs às às Redes Redes ATM. ATM. Luiz Luiz Fernando Fernando G. G. Soares, Soares, Guido Guido Lemos, Lemos, Sérgio Sérgio Colcher. Colcher. Editora Editora Campus. Campus. Internetworking with with TCP/IP TCP/IP -- Vol. Vol. I. I. Douglas Douglas E. E. Comer Comer Uso Uso de de alguns alguns Slides Slides de de Raj Raj Jain. Jain. Univ. Univ. de de Ohio. Ohio. EUA. EUA. 1

2 Nível de Rede Internet Nível de Rede na Internet O ambiente inter-redes: hosts conectados a redes redes interligam-se por gateways: redes variam de redes locais a redes de grande porte Nível de Rede na Internet 2

3 Protocolo IP - características: serviço de datagrama não confiável - não há reconhecimento de dados fragmentação e remontagem de pacotes não há controle de erro sobre os dados: somente sobre o cabeçalho do pacote de rede não há controle de fluxo endereçamento hierárquico roteamento adaptativo distribuídos nos gateways Endereçamento IP 32 bits dividido em parte de rede e host dentro da rede endereços de rede distribuídos pelo NIC (Network Information Center) - endereços de hosts na rede decididos localmente 3

4 Endereçamento IP Endereçamento IP número de hosts por rede nas diferentes classes de endereços 4

5 Endereçamento IP hosts em uma rede tem mesmo prefixo de rede: end. Hierárquico host conectado a mais de uma rede: multi-homed host - tem dois endereços IP - não realiza roteamento Roteadores tem 2 ou mais endereços - um para cada interface de rede 5

6 Roteamento: tabela nos gateways: informa próximo roteador apropriado para rede destino (next hop) Roteamento: conteúdo das tabelas nos gateways 6

7 Procedimento de Roteamento em cada Gateway: pega endereço IP destino do pacote -> Dest se rede(dest) == rede ligada diretamente ao Gateway então mapeia o endereço IP para endereço de enlace coloca pacote em um frame de enlace envia senão para cada entrada na tabela de roteamento testa se ( (Dest & Mascara) == rede(entradanatabela) ) então pega o endereço do próximo roteador na entrada da tabela mapeia o endereço IP para endereço de enlace coloca pacote em um frame de enlace envia Fonte e destino no pacote IP permanecem os mesmos, muda o endereço de enlace do destino (endereço MAC) Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace: ARP - Address Resolution Protocol Protocolo IPv4 - Cabeçalho 7

8 Nível de Rede na Internet Campos no cabeçalho do IPv4: versão: sempre 4 TOS (Type of Service): minimizar atraso, maximizar transferência total, maximizar confiabilidade, minimizar custo raramente utilizado - implementado identifier: identificador diferente para cada pacote TTL: Time To Live: inicializado em 64 - decrementado em cada roteador - quando chega a zero descarta pacote - evita loops protocol: informa o protocolo de nível superior contido nos dados. Eg.: TCP=6, UDP=17 header checksum: soma de palavras de 16 bits usando complemento de um IP source and destination addres : permanecem intactos durante roteamento (somente os endereços de enlace são manipulados nos roteadores) 8

9 Fragmentação e Remontagem de pacotes protocolo de enlace pode limitar o tamanho de frames < 65,536 bytes pacote de transporte pode ser muito grande para mandar em um único pacote IP Separar a unidade de dados de transporte em fragmentos cada fragmento torna-se um pacote IP (não é problema para roteadores) cada fragmento tem mesmo identificador, endereço fonte e destino o fragment-offset indica o deslocamento dos dados dentro do pacote original flag more fragments : 0 se último fragmentos remontados somente no destino final do not fragment bit: sinaliza conteúdo que não pode ser separado - roteador manda mensagem de erro se ele tem que fragmentar e não pode Opções do IP: gravar a rota; gravar timestamps ao longo da rota; loose source routing - fonte manda informações de alguns nodos a passar; strict source routing - fonte manda informações estritas da rota a ser seguida processamento em caso de fragmentação opção COPY: copiar ou não copiar campo opções para os fragmentos source route: copiar record route: rotas diversas - copiar só para um 9

10 Nível de Rede na Internet - ARP Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace esquema de vinculação dinâmica resolução de endereço >>> Adress Resolution Protocol (ARP) Procedimento implementado pelo ARP estação tem endereço IP do destinatário na mesma rede e deseja achar o endereço de enlace manda pacote em difusão na rede local perguntando qual a estação da rede que tem aquele endereço IP todas estações escutam somente a estação com o endereço de rede informado responde com seu endereço de enlace originador guarda mapeamento endereço Rede -> endereço enlace em um cache outras estações descartam os pacotes próximos pacotes enviados do originador para o destinatário não serão mais por difusão Nível de Rede na Internet - RARP Mapeamento de Endereço de Enlace para Endereço IP >>> Reverse Adress Resolution Protocol (RARP) Usado para determinar endereço IP de estações sem disco durante o boot Procedimento implementado pelo RARP endereços MAC são únicos e permanentes host envia por difusão na rede local um pedido RARP informando seu endereço MAC e perguntando pelo seu endereço IP um Servidor RARP na rede local responde ao pedido, informando o endereço IP associado ao MAC originador grava seu IP demais estações descartam pacote vários servidores por rede são desejados para maior confiabilidade servidor implementa tabela de mapeamento MAC - > IP para a rede local onde está conectado 10

11 Nível de Rede na Internet - Limitações Crescimento da rede 10 bilhões de pessoas em 2020 cada pessoa tendo mais de um computador assumindo-se 100 computadores por pessoa --> 10e12 computadores assumindo-se várias interfaces por nodo e vários endereços por interface: existem estimativas de 10e10 a 10e12 endereços por host margem de segurança -> 10e15 endereços por host requisitos de aproximadamente 10e9 redes desejável: 10e12 a 10e15 redes Nível de Rede na Internet - IPv6 Endereçamento IPv4 não será capaz de suportar Protocolo IPv6 endereços de 128 bits: 2e120 = 3.4 * 10e38 endereços 665 * 10e21 endereços por m2 da superfície da terra expectativa de suportar roteamento: 8 * 10e17 a 2*10e33 endereços 8 * 10e17 -> endereços por m2 da superfície da terra 11

12 Nível de Rede na Internet - IPv6 Nível de Rede na Internet - IPv6 IPv4 vs IPv vs 1975 IPv6 tem somente o dobro de cabeçalho do IPv4 somente número de versão continua com mesmo lugar e significado removidos: tamanho do cabeçalho, tipo de serviço, identificação, flags, deslocamento do fragmento, checksum do cabeçalho protocol type trocado por next header ttl representado por hop limit adicionado: prioridade todos os campos de tamanho fixo não há campos opcionais 8 bits para hop-limit = 255 máximo 12