R&C 0501 07 1

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R&C 0501 07 1

  1. 1. <ul><li>5ª Parte </li></ul><ul><li>Protocolo IP </li></ul>
  2. 2. 5.1 - Comunicação virtual entre camadas Protocolos de Aplicações
  3. 3. 5.1 - Comunicação virtual entre camadas
  4. 4. 5.1 - Comunicação virtual entre camadas File
  5. 5. 5.1 - Comunicação virtual entre camadas
  6. 6. 5.1 - Comunicação virtual entre camadas <ul><li>Novas Aplicações: VoIP ( Voice Over IP) </li></ul><ul><li>Desempenho imprevísivel na internet </li></ul><ul><li>Desempenho razoável em redes de operadores </li></ul><ul><ul><li>Melhor controlo da ocupação da rede </li></ul></ul><ul><li>Serviço mais económico e flexível (PS) do que voz tradicional (CS) </li></ul>
  7. 7. 5.2 - Protocolo IP e a criação de uma internet
  8. 8. <ul><li>Protocolo IP ( Internet Protocol ): </li></ul><ul><ul><li>Connectionless Oriented </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Não estabelece ligação </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Não fiável </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Não detecta nem recupera erros </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Comutação de pacotes (datagramas) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Encaminhamento com base no endereço </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Comunicação entre quaisquer computadores/redes </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Endereçamento Universal </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Adaptação de tamanho de pacotes a dimensão de tramas Nível2 </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Poder executar fragmentação/junção de pacotes </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Não garante QoS (IP v4) Best Effort </li></ul></ul>5.2 - Protocolo IP e a criação de uma internet
  9. 9. 5.3 - Datagramas IP e os protocolos de transporte Cabeçalho IP
  10. 10. <ul><li>Pacote IP </li></ul>5.3 - Datagramas IP e os protocolos de transporte Versão Comprimento Total ( bytes ) 32 bits IHL Tipo de serviço Identificação Offset do fragmento D F M F Tempo de vida Checksum do cabeçalho Protocolo Endereço IP de Origem Endereço IP de Destino Opções (se existentes) Dados
  11. 11. <ul><ul><li>Versão - Garantir compatibilidade entre diferentes versões </li></ul></ul><ul><ul><li>IHL (IP Header Length ) - Tamanho do cabeçalho </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Min. = 5 ; Max.= 15 ( words de 32 bits ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Tipo de serviço - Possibilitar definição de diferentes requisitos de: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Fiabilidade/Velocidade/Atraso </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Dimensão total - Inclui cabeçalho e mensagem (máximo = 64K) </li></ul></ul><ul><ul><li>Identificação - Identificador de pacote a que pertence este fragmento </li></ul></ul><ul><ul><li>DF ( Don’t Fragment ) - Se estiver a ‘1’ informa router que não deve fragmentar o pacote, pois o destino não saberá reconstruí-lo </li></ul></ul><ul><ul><li>MF ( More fragments ) - Se estiver a ‘1’ indica que não é ainda o último fragmento (do pacote) </li></ul></ul><ul><ul><li>Offset do fragmento - Posição no pacote deste fragmento (x 8 bytes ) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>13 bits máximo = 8192 fragmentos por pacote (excepto último) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>8192*8 bytes = 64K, tamanho dinamica/ variável, em função de aplicação + MTU da rede </li></ul></ul></ul>5.3 - Datagramas IP e os protocolos de transporte
  12. 12. <ul><ul><li>Tempo de vida - Contador de tempo de vida de pacote </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Decrementado em cada transmissão entre routers </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Previne possibilidade de pacotes se “perderem” na rede </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Erros nas tabelas de routing </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Endereço corrompido </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Quando atinge o valor 0 o fragmento é destruído e enviada uma mensagem a notificar a sua origem. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Valor máximo = 255 </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Protocolo - Especifica o protocolo de camada superior: TCP, UDP Checksum - Calculado cada vez que um campo muda </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex. “tempo de vida” </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Opções - Possibilitar actualização no protocolo (futuras versões) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex. poder especificar caminhos pretendidos, pedir aos routers que marquem o seu endereço e data/hora de passagem, etc </li></ul></ul></ul>5.3 - Datagramas IP e os protocolos de transporte
  13. 13. 5.3 - Datagramas IP e os protocolos de transporte
  14. 14. 5.4 - Fragmentação de Datagramas IP Variável para cada rede
  15. 15. 5.3 - Datagramas IP e os protocolos de transporte Fragmentação
  16. 16. 5.4 - Estrutura de Endereços IP
  17. 17. 5.4 - Estrutura de Endereços IP
  18. 18. 5.5 - Unicidade de Endereços IP ISOC: Internet SOCiety IANA - Internet Assigned Numbers Authorithy
  19. 19. 5.6 - Representação dos Endereços IP
  20. 20. <ul><li>Endereços IP </li></ul><ul><ul><li>Todos os elementos de rede (Computadores/ Routers) possuem um endereço IP unívoco, atribuído por entidade coordenadora: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>IANA - Internet Assigned Numbers Authorithy , que delega em: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Europa: RIPE - Reseaux IP Européens </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Portugal: FCCN – Fundação para Computação Cientifica Nacional </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Todos os endereços IP (v4) possuem um comprimento de 32 bits, divididos em 3 campos: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Identificador de classe de endereço </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Número de identificação de rede </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Numero de identificação de Host (Elemento de Rede Terminal) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex: 00000001 00000010 00001111 11111111 = 1.2.31.255 d </li></ul></ul></ul>5.7 - Classes de Endereços IP 0 Rede Terminal ( Host ) 7 bits 24 bits
  21. 21. <ul><li>Endereços IP </li></ul><ul><ul><li>Representação de redes de diferentes dimensões: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Definição de classes de endereços </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Definidos 5 tipos de formato, distinguidos pelo tamanho: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Classe A - 127 redes com 16 milhões de terminais cada </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Classe B - 16 mil redes com 65 mil terminais cada </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Classe C - 2 milhões de redes com 256 terminais cada </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Classe D - Endereços para multicasting </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Classe E - Reservado para uso futuro </li></ul></ul></ul>5.7 - Classes de Endereços IP
  22. 22. Classe E 32 bits 5.7 - Classes de Endereços IP Gama de endereços A 0 Rede (7 bits ) Terminal (24 bits ) 1.0.0.0 a 127.255.255.255 1 0 B Rede (14 bits ) Terminal (16 bits ) 128.0.0.0 a 191.255.255.255 1 1 0 C Rede (21 bits ) Terminal (8 bits ) 192.0.0.0 a 223.255.255.255 1 1 1 0 D Multicast - Grupo de Terminais (28 bits ) 225.0.0.0 a 239.255.255.255 1 1 1 1 0 Reservado para uso futuro 240.0.0.0 a 247.255.255.255
  23. 23. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Endereço desconhecido ( boot ) <ul><li>Endereços IP especiais </li></ul>0 0 0 . . . 0 0 0 Terminal na própria rede 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Broadcast na rede local Broadcast em rede remota 0 1 1 1 1 1 1 1 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Teste de loopback 127.xx.yy.zz Terminal Rede 1 1 1 . . . 1 1 1 32 bits 5.7 - Classes de Endereços IP
  24. 24. <ul><li>Endereços IP </li></ul><ul><ul><li>Problemas do endereçamento IP v4: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Capacidade disponível cada vez menor </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Tabelas de Routing com dimensão limitada </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Soluções Temporárias: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Subnets - Segmentação de campo “Terminal” </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Supernets - Agregação de endereços </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>NAT - Conversão de endereços </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Endereços Dinâmicos </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Solução Efectiva: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>IP v6 - nova versão com endereços de 128 bits </li></ul></ul></ul>5.7 - Classes de Endereços IP
  25. 25. <ul><li>Subnets </li></ul><ul><ul><li>Facilitar gestão de rede (de empresas) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Definição de segmentos e de Terminais/Segmento </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Redução/Separação de tráfego (por Subnet ) Melhor Desempenho </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Simplificação de tabelas de Routers da rede interna (empresa) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Router de Subnet k </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Conhecer (apenas) outras subnets e os seus terminais </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Tabelas ARP: Conversão Endereço IP / Físico +Reduzidas </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Invisível para redes exteriores </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Segurança controlar acessos a determinados segmentos da rede </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Divisão de campo Nº Terminal, em 2: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Nº Subnet + Nº Terminal </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Determinação de Subnet (para encaminhamento de pacotes) : </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Máscara “1’s” bits de Rede e Subnet , “0’s” bits de Terminal </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Cálculo de Subnet “Endereço de Pacote” AND “Máscara” </li></ul></ul></ul></ul></ul>5.7 - Subnets Uso de Máscara: Retirar endereço de Rede+Subnet
  26. 26. <ul><li>Subnets </li></ul><ul><ul><ul><li>Nº de Terminais ou Subnets = 2 n - 2, n = nº de bits </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>n = 2 => 4 - 2 = 2 Terminais ou Subnets (00, 01, 10, 11) </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>00 - todo o segmento ; 11 - broadcast e multicast reservados </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex. Classe B = 16 mil redes com 64 mil terminais, numa LAN </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se 6 bits de Subnet 16 mil redes/62 LANs/1022 terminais </li></ul></ul></ul>5.7 - Subnets 1 0 B Rede Terminal (10 bits ) Subnet (6 bits) 32 bits
  27. 27. <ul><li>Exemplo de Subnet </li></ul>INTERNET Subnet 5: 130.50.5.0 Subnet 8: 130.50.8.0 <ul><li>* Empresa com Endereço de Rede = 130.50.0.0 (Classe B) </li></ul><ul><li>* 254 Subnets => 8 bits para representar Subnet => S ubnet Mask = 255.255. 255 .0 </li></ul><ul><li>* Cálculo de Subnet destino por Router : Ex. pacote c endereço = 130.50.5.1 </li></ul><ul><ul><li>130.50.5.1 AND 255.255.255.0 = 130.50.5.0 </li></ul></ul>130.50.5.1 130.50.5.254 130.50.8.254 130.50.8.1 5.7 - Subnets Router * * * * * *
  28. 28. C Terminal (8 +1 bits ) <ul><li>Supernets (CIDR - Classless Inter-Domain Routing ) </li></ul><ul><ul><li>Solução para ultrapassar falta de endereços de classe B </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Utilização de múltiplos endereços de classe C, contínuos e pares </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex. Rede com 500 terminais </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Sem CIDR Endereço classe B desperdício de ~65 mil End. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Com CIDR Agregação de 2 endereços classe C, contínuos </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Ex. 200.1.128.0 e 200.1.129.0 </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Encaminhamento deixa de ser feito com base em classes </li></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Utilizada máscara (semelhante a subnet ) de 32 bits sem respeitar fronteiras (8,16,24 bits ) “1’s” bits de Rede, “0’s” bits de Terminal </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li>Facilitar tabelas de routing 1 só entrada para endereços agregados </li></ul></ul><ul><ul><li>Melhor utilização de espaço de endereçamento </li></ul></ul>32 bits 5.7 - Supernets Uso de Máscara: Retirar endereço Supernet 1 0 1 Rede (21 - 1 bits )
  29. 29. 1 1 0 C Rede Terminal (9 bits ) 5.7 - Supernets <ul><li>Supernets </li></ul><ul><ul><li>Compatibilidade com Subnets </li></ul></ul><ul><ul><li>* Notação CIDR (Prefixo IP): </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>a.b.c / x </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>x = nº de bits que identificam rede </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>a.b.c = bits comuns para identificação de endereço de rede </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Exemplos: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 2 16 endereços Ter. </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li> Rede = 192.168/16, Máscara = 255.255.0.0 </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Classe C: 200.1.128.0 a 200.1.129.255 2 9 endereços Terminal </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Rede = 200.1.128/23 , Máscara = 255.255.254.0 </li></ul></ul></ul></ul></ul>32 bits
  30. 30. <ul><li>Exemplo de Supernet </li></ul>INTERNET Subnet 2: 200.1.129.0 Subnet 1 : 200.1.128.128 Router 2 200.1.129.126 Router 1 SuperNet : 200.1.128/23 200.1.129.1 200.1.128.254 200.1.128.129 INTERNET 5.7 - Supernets * * * * * * <ul><li>* Empresa com Endereço de Rede = 200.1.128/23 (2 endereços classe C) </li></ul><ul><li>* 9 bits para representar Terminais => Net Mask = 255.255. 254 . 0 </li></ul><ul><li>* Cálculo de SuperNet destino por Router 1: Ex. pacote c endereço = 200.1.129.126 </li></ul><ul><ul><li>200.1.129.126 AND 255.255.254 . 0 = 200.1.128.0 </li></ul></ul><ul><li>* SuperNet com 2 SubNets => 2 bits para SubNet => SubNet Mask = 255.255. 255 . 128 </li></ul><ul><li>* Cálculo de SubNet destino por Router 2: Ex. pacote c endereço = 200.1.129.126 </li></ul><ul><ul><li>200.1.129.126 AND 255.255.255.128 = 200.1.129.0 </li></ul></ul>
  31. 31. <ul><li>NAT - Network Address Translation </li></ul><ul><ul><li>Conversão de endereços privados (não oficiais) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ex. máquinas de intranets ligadas ao exterior por firewalls </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Comunicação interna (maior tráfego): </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Utilização de endereços privados </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>* IANA recomenda: 10.x.x.x, 172.[16..31].x.x, 192.168.x.x </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Comunicação para exterior (menor tráfego): </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Mapeamento de endereço privado em endereço público </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>* Endereço privado  Endereço público / Porto TCP </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>* Possibilidade de utilizar apenas um endereço público </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><li> * Atribuído por firewall </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>* Maior segurança utilização de endereços privados </li></ul></ul></ul>5.7 - NAT
  32. 32. <ul><li>Endereços Dinâmicos </li></ul>5.7 - Endereços Dinâmicos <ul><ul><li>Objectivo Poupança de endereços: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Nº total de users > Nº endereços IP > Nº total de users activos </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Utilizado por ISP’s: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Protocolo DHCP ( Dynanic Host Configuration Protocol ) </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Facilitar gestão de atribuição de endereços </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Acesso a Internet </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Clientes requisitam endereço variável e temporário a </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>servidor DHCP do ISP </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>Endereço atribuído corresponde a gama de endereços do ISP </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>No fim do acesso o endereço é libertado para outros clientes </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><li>* Endereço variável maior segurança </li></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>Cliente não disponibiliza serviços públicos </li></ul></ul></ul></ul></ul>

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