1. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de
Engenharia Informtica1Redes de ComputadoresRedes de
ComputadoresCamada Rede 2. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica2 Camada de
RedeObteno Dinmica de Endereos IP atribudo peloadministrador do
sistemae configuradomanualmenteOu por DHCP atribuio dinmica deum
endereo (plug-and-play)[RFC 2131]Endereo IP de uma
interfaceindividual (host portion)DHCP (Dynamic Host Configuration
Protocol) Atribuio dinmica permite reutilizao dos endereos IP
Apropriado para communicaes mveis (PDAs, portteis, etc)DHCP
(Dynamic Host Configuration Protocol) Atribuio dinmica permite
reutilizao dos endereos IP Apropriado para communicaes mveis (PDAs,
portteis, etc) 3. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica3 Camada de RedeDHCP
Cenriode UtilizaoComputador difunde amensagem DHCPdiscoverServidor
DHCPresponde com DHCPofferComputador pede oendereo IP
DHCPrequestServidor confirmaendereo IP DHCPACKServidor DHCP:
223.1.2.5 4. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica4 Camada de
Rede10.0.0.110.0.0.210.0.0.310.0.0.4138.76.29.7rede
local10.0.0/24InternetpblicaTraduo de endereos de redeNAT Network
Address Translation[RFC 2663, RFC 3022]Todos os datagramas aodeixar
a rede local tm omesmo endereo (pblico) IP(NAT IP): 138.76.29.7,
masnmero de porto diferenteOs datagramas com fontee destino nesta
rede tmendereos 10.0.0/24Motivao - visto do mundo exterior todos os
elementos locais usam um s endereo IPno h necessidade de requisitar
uma coleco de endereos da entidade competente basta um endereo
IPpodem mudar-se os endereos na rede local sem notificar o mundo
exteriormuda-se de ISP sem mudar os endereos da rede local, e sem
mudar os ns da rede exterioros elementos da rede local no so
endereveis explicitamente a partir do mundo exterior contribuindo
para um aumento de segurana. 5. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica5 Camada de
RedeEncaminhador NAT Tarefasdatagramas de sada: substituir (endereo
IP privado deorigem, porto #) de cada datagrama de sada por
(endereoNAT IP pblico, novo porto #) . . . Os clientes/servidores
remotos respondem usando comoendereo de destino (endereo NAT IP
pblico, novo porto #).guardar (na tabela de traduo NAT) todos os
pares(endereo IP privado de origem, porto #), (endereo NAT
IPpblico, novo porto #).datagramas de entrada: substituir (endereo
NAT IP pblico,novo porto #) no campo de endereo de destino de
cadadatagrama de entrada o valor correspondente na tabela detraduo
NAT (endereo IP privado de origem, porto #). 6. Artur ArsenioRedes
de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica6
Camada de RedeNAT Exemplo10.0.0.110.0.0.210.0.0.3O: 10.0.0.1,
3345D: 128.119.40.186, 80110.0.0.4138.76.29.71: mquina
10.0.0.1envia datagrama p/128.119.40.186, 80Tabela de traduo
NATendereo pblico endereo privado138.76.29.7, 5001 10.0.0.1, 3345
O: 128.119.40.186, 80D: 10.0.0.1, 3345 4O: 138.76.29.7, 5001D:
128.119.40.186, 8022: router NATmuda end. origemdo datagrama
de10.0.0.1, 3345 p/138.76.29.7,5001, e actualizatabelaO:
128.119.40.186, 80D: 138.76.29.7, 5001 33: Resposta chega p/
end.destino: 138.76.29.7, 50014: router NAT muda endereode destino
do datagrama de138.76.29.7, 5001 para 10.0.0.1, 3345 7. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica7 Camada de Redecampo do nmero do porto com 16-bits: 216
= 65.536 ligaes simultneas com um nico endereoImplementao do NAT
algo controversa os ns encaminhadores deviam processar apenas o que
diz respeito aonvel de rede somente at camada 3 viola o princpio de
que o nvel de transporte funciona estritamenteextremo a
extremopossibilidade do uso de NAT deve ser levado em conta pelos
programadores deaplicaes (e.g. P2P) Connection reversal portos
devem ser usados para enderear processos, em vez de mquinas
escassez de endereos deve ser resolvida por outros mecanismos
(IPv6).NAT: Implementao 8. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica8 Camada de RedeICMP:
Internet Control Message ProtocolUsado por computadores e
ns(routers) para comuniaes decontrolo da camada de rede informao de
errosunreachable hostdestination network unreachableunreachable
protocol, ... pedido/resposta de ecousado pelo comando pingNa
camada de rede acima do IP mensagens ICMP so inseridas(no campo de
dados) nosdatagramas IPTipo Cdigo descrio0 0 resposta de eco
(ping)3 0 rede de destino inalcanvel3 1 mquina destino inalcanvel3
2 protocolo destino inalcanvel3 3 porto destino inalcanvel3 6 rede
destino desconhecida3 7 mquina destino desconhecida4 0 fonte
(controle de congesto- no usado)8 0 pedido eco (ping)9 0 anncio do
caminho10 0 descobrir encaminhador (router)11 0 TTL expirado12 0
erro de cabealho IPTipo Cdigo descrio0 0 resposta de eco (ping)3 0
rede de destino inalcanvel3 1 mquina destino inalcanvel3 2
protocolo destino inalcanvel3 3 porto destino inalcanvel3 6 rede
destino desconhecida3 7 mquina destino desconhecida4 0 fonte
(controle de congesto- no usado)8 0 pedido eco (ping)9 0 anncio do
caminho10 0 descobrir encaminhador (router)11 0 TTL expirado12 0
erro de cabealho IP[RFC 792] 9. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica9 Camada de
RedeTraceroute funcionamento com ICMPOrigem envia uma srie de
segmentosUDP para o destino Primeiro tem TTL =1 Segundo tem TTL=2,
etc. Usa n de porto UDP pouco provvel Comea temporizado p/ cada
datagramaQuando n-simo datagrama chega aon-simo router: Router
descarta datagramatemporizador expirado Envia para a origem uma
mensagemICMP (tipo 11, cdigo 0) Mensagem inclui nome e endereo IP
dorouterQuando a msg ICMP chega, origemcalcula RTTTraceroute faz
isto 3 vezesCritrio de paragemSegmento UDPeventualmente chega
mquina destinoDestino retorna pacoteICMP porto inalcanvel(tipo 3,
cdigo 3)Quando origem recebeeste pacote ICMP, terminaCritrio de
paragemSegmento UDPeventualmente chega mquina destinoDestino
retorna pacoteICMP porto inalcanvel(tipo 3, cdigo 3)Quando origem
recebeeste pacote ICMP, termina 10. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica10
Camada de RedeMotivao inicial endereos de 32 bits insuficiente
espao de endereos estaria completamente atribudo at 2008viso
pessimista do incio dos anos 90Motivao adicional formato cabealho
pode ajudar a aumentar a velocidade de processamento do n cabealho
pode incluir campos dedicados ao fornecimento de QoS podem
introduzir-se novos tipos de endereo, e.g., anycastEncaminhamento
instantneo para o melhor de um conjunto de servidores
replicadosBreve histria Recomendado pelo IPng Area Directors do
IETF em Toronto, Julho de 1994, RFC 1752,(The Recommendation for
the IP Next Generation Protocol) . Nov. 1994: recomendao aprovada
pelo Internet Engineering Steering Group O corpo principal do
protocolo IPv6 um Draft Standard do IETF desde 1998IPv6 verso 6 do
Protocolo InternetNext Generation Internet Protocol, IPng [RFC
1752]IPv6 [RFC 2460] 11. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica11 Camada de
RedePacotes IPv6Version (4 bits) valor 6 no IPv6Priority (ou
Traffic Class - 8 bits) identifica a prioridade de um datagramanum
fluxo. Semelhante ao campo TOS (tipo de servio) do IPv4Flow Label
(20 bits) identifica datagramas do mesmo fluxo (flow) o conceito de
fluxo no est bem definidoPayload len (16 bits) unsigned integer, n
de bytes de dadosNext header (8 bits) identifica o protocolo que
processa os dadosHop Limit n max hops q restam (decrementado em
cada router, 0=drop)Formato do datagrama IPv6Cabealho de tamanho
fixo de 40 bytesFragmentao/Reagrupamento no permitido no IPv6 em
routers, apenas sistemas terminaisChecksum removido completamente
para reduzir tempo de processamento em cada (router)Opes
permitidas, porm fora do cabealho indicadas pelo campo Next
HeaderICMPv6 verso nova do ICMP tipos adicionais de mensagens, e.g.
Packet Too BigMudanas do IPv4 para IPv6 12. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica12
Camada de RedeTransiodo IPv4 para IPv6Como a rede pode funcionar
com uma mistura de routers IPv4 e IPv6? [RFC 2893]Sistemas IPv6
backwardcompatible - podemprocessar (enviar, receber,encaminhar)
datagramasIPv4Sistemas IPv4 no suportamdatagramas IPv6 E nem todos
os routerspodem ser actualizadossimultaneamenteDual-Stack Routers
comum stack IPv4 e outro IPv6Tneis datagramas IPv6carregados em
datagramasIPv4 entre routers IPv4IPv6 dentro de IPv4 quando
necessrioTuneis 13. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica13 Camada de
RedeDHCP, NAT, ICMP, IPv6 RevisoServios da camada de rede Circuitos
virtuais DatagramasFuncionamento de um encaminhador (router)Camada
de rede na Internet: o protocolo IPPrincpios de encaminhamento
seleco de um caminhoOutros aspectos da camada de rede na Internet
DHCP, NAT, ICMP, IPv6Encaminhamento hierrquicoEncaminhamento na
Internet intra domnio inter domnioEncaminhamento multicastDHCP -
ObtenoDinmica de EndereosIPTraduo de endereosde rede NATTarefas,
Exemplo eimplementaoICMP: Internet ControlMessage
ProtocolTraceroute:funcionamento comICMPIPv6Pacotes IPv6Transiodo
IPv4 para IPv6DHCP - ObtenoDinmica de EndereosIPTraduo de
endereosde rede NATTarefas, Exemplo eimplementaoICMP: Internet
ControlMessage ProtocolTraceroute:funcionamento comICMPIPv6Pacotes
IPv6Transiodo IPv4 para IPv6 14. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica14 Camada de
RedeEscala (centenas de milhes dedestinos)no se podem memorizar
todosem cada tabela deencaminhamentoA troca de informao para
aconstruo das tabelas esgotaria acapacidade da redeAutonomia
administrativainternet = rede de redesCada instituio / organizao/
empresa tem o direito deusar mecanismos deencaminhamento prpriosA
hiptese assumida de quetodos os ns so idnticosa rede plana no
verdade, na prtica...Encaminhamento Hierrquico 15. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica15 Camada de RedeEncaminhamento HierrquicoNs no mesmo AS
utilizam o mesmo protocolo de encaminhamento intra-ASNs em
diferentes AS podem utilizar diferentes protocolos de
encaminhamento intra-ASNs gateway ou fronteira ns especiais em cada
AS utilizam um protocolo de encaminhamento intra-AS com todos os
nsdesse AS so responsveis pelo encaminhamento para destinos fora
desse ASutilizam um protocolo de encaminhamento inter-AS com os
restantes nsgatewayOrganizao de ns em regies autnomas, autonomous
systems (AS) 16. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica16 Camada de
RedeEncaminhamento Intra-AS e Inter-ASTabela de encaminhamento
configurada pelos algoritmos intra-AS e
inter-ASC.bA.aA.cB.aabadbcabcencaminhamento inter-AS,intra-AS na
gateway A.cCamada de redeCamada de ligao de dadosCamada
fsicaGateways ou n fronteirausam encaminhamento inter-AS entre
elesusam encaminhamento intra-AS com os ns do seu ASACB 17. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica17 Camada de Rede3b1d3a1c2aAS3AS1AS21a2c2b1b3cRouter em
AS1 recebe umdatagrama cujo destino estfora de AS1Router dever
encaminhar opacote p/ um dos routers defronteira, mas qual?AS1
precisa de1. aprender quais destinos que soatingiveis via AS2 e
quais soatingiveis via AS32. propagar esta informao paratodos os
routers em AS1Tarefas do encaminhamento inter-SATarefas do
Encaminhamento Inter-AS 18. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica18 Camada de
Rede3b1d3a1c2aAS3AS1AS21a2c2b1b3cTabela de encaminhamento no router
1dAS1 aprende atravs do protocolo inter-AS que a sub-rede x
atingivel via AS3 (router de fronteira 1c) mas no via AS2Protocolo
Inter-AS propaga informao de alcane dos destinospara todos os
routers internosRouter 1d determina atravs da informao de
encaminhamentointra-AS que sua interface I est no caminho mnimo
para 1cColoca par (x,I) na tabela de encaminhamentoExemplo Definio
da tabela deencaminhamento no router 19. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica19
Camada de RedeRouter aprendeatravs do protocolointer-AS que a
sub-rede x atingivel viamltiplos routers defronteiraUsa informao
deencaminhamento doprotocolo intra-ASpara determinar oscaminhos
mnimosp/ cada n fronteiraEncaminhamentobatata quente:escolhe o
routerfronteira que tem ocaminho de menorcustoDetermina na tabela
deencaminhamento inter-face I que leva ao rou-ter fronteira de
menorcusto. Insere (x,I) natab. encaminhamentoAS1 aprende agora
atravs do protocolo inter-AS que a sub-rede x alcanvel via AS3 e
via AS2Para configurar a tabela de encaminhamento, o router 1d deve
determinarpara qual router de fronteira ele deve enviar pacotes com
destino x Isto tambm tarefa do protocolo de encaminhamento
inter-AS!Encaminhamento batata quente (hot potato): envia pacote
para o router defronteira mais prximoExemplo: Seleco entre ASs
mltiplos 20. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica20 Camada de
RedeEncaminhamento na InternetA Internet constituda por
SistemasAutnomos Autonomous Systems (AS)interligados entre
siProtocolos nos 2 nveis de encaminhamentoInter-AS: protocolo nico
BGP Border Gateway Protocol Intra-AS: cada administrador
responsvelpela escolha do protocolo usado Conhecidos como Interior
GatewayProtocols (IGP) IGPs mais comuns: RIP, OSPF, IGRPNs
fronteira Inter-AS (exterior gateway)Ns interiores
Intra-ASHierarquia de ASs na InternetRIP: Routing Information
Protocol(RFC 2453 Nov. 1998)OSPF: Open Shortest Path First(v2, RFC
2328 Abril 1998)IGRP: Interior Gateway RoutingProtocol (Cisco
propr.) 21. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica21 Camada de
RedeEncaminhamento Hierrquico - RevisoServios da camada de rede
Circuitos virtuais DatagramasFuncionamento de um encaminhador
(router)Camada de rede na Internet: o protocolo IPPrincpios de
encaminhamento seleco de um caminhoOutros aspectos da camada de
rede na Internet DHCP, NAT, ICMP, IPv6Encaminhamento
hierrquicoEncaminhamento na Internet intra domnio inter
domnioEncaminhamento multicastEncaminhamentoIntra-AS e
Inter-ASTarefas do encaminha-mento Inter-ASExemplo: Definioda
tabela deencaminha-mento norouterExemplo: Selecoentre ASs
mltiplosEncaminhamentoIntra-AS e Inter-ASTarefas do encaminha-mento
Inter-ASExemplo: Definioda tabela deencaminha-mento
norouterExemplo: Selecoentre ASs mltiplos 22. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica22
Camada de RedeRIP: Algoritmo de vector de distnciasIncludo na
distribuio de BSD-UNIX,1982Custos definidos entre router de origeme
subnet de destino entre routers no algoritmo DVMtrica de distncia:
# de saltos (max =15 saltos) n de subredes atravessadas no
caminhomais curto entre o router de origem e asubrede de destino,
incluindo estaDCBAu vwxyzdestino saltosu 1v 2w 2x 3y 3z 2Do router
A para sub-redesRFC 1058, RFC 2453 Nov. 1998Anncios RIPVectores de
distncia: trocadosde 30 em 30 segundos via RIPResponse Message
(tambmchamada mensagem de anncioRIP, RIP advertisement)Cada Anncio:
contm at ummximo de 25 caminhos parasubredes, juntamente com
custosEncaminhamento Intra-AS na Internet:RIP (Routing Information
Protocol) 23. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica23 Camada de RedeRede
Destino Prximo Router n de saltos at ao destinow A 2y B 2z B 7x --
1. . ....CTabela de encaminhamento em Dw x yzA D B...Exemplo
RIP...Subredes w,x,y,z 24. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica24 Camada de RedeDest
Prox Saltosw - 1x - 1z C 4. ...Anncio de A para DCw x yzA D
B...Rede Destino Prximo Router n de saltos at ao destinow A 2y B 2z
B A 7 5x -- 1. . ....Tabela de encaminhamento em DExemplo RIP -
Anncio...Subredes w,x,y,z 25. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica25 Camada de RedeSe
no forem ouvidas mensagens de anncio (advertisement) numperodo de
180s da parte de um vizinho ele declarado inexistente (ou elefoi
abaixo ou ento a ligao para ele)1. caminhos que incluam esse
vizinho so retirados da tabela2. so enviadas mensagens de anncio
aos restantes vizinhos3. os vizinhos por sua vez enviam novas
mensagens se as suas tabelastiverem mudado a falha rapidamente
propagada a toda a redeRouter pode pedir informao sobre custos de
ligaes de vizinhos atravsde RIP request messagesReverso envenenado
usado para impedir rotas cclicas ping-pong(distncia infinita = 16
ligaes)Aspectos de Implementao RIP Falha de uma Ligao 26. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica26 Camada de RedeAspectos de Implementao
RIP:Processamento de tabelasAs tabelas de encaminhamento RIP so
geridas por um processo nacamada de aplicao chamado route-d
(routing daemon)As mensagens de anncio so enviadas periodicamente
usando oprotocolo de transporte UDP (porto 520) 27. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica27 Camada de RedeRIP: Processamento de Tabelas ExemploTrs
redes classe C (LANs) directamente ligadasN para enviar todos os
datagramas com endereos que noconstam da tabela - default
routerEndereo multicast: 224.0.0.0, Interface Loopback: 127.0.0.1N:
giroflee.eurocom.frle003U193.55.114.6224.0.0.014345425585031326492Use0UG193.55.114.129defaultqaa02U192.168.3.5192.168.3.le03U193.55.114.6193.55.114.fa02U192.168.2.5192.168.2.lo00UH127.0.0.1127.0.0.1InterfaceRefFlagsGatewayDestination
28. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de
Engenharia Informtica28 Camada de RedeOSPF usado por ISPs de nveis
mais altos o RIP mais usado por ISPs de nvel mais baixo e redes
empresariaisAlgoritmo de estado das ligaes Disseminao de pacotes de
estado das ligaes (LS packet)caso mude o estado da ligao (alterao
do custo ou no estado up/down)e actualizado no minimo uma vez em
cada 30 minutos Mapa da topologia conhecido em todos os nsClculo
dos caminhos usando o algoritmo de Dijkstra OSPF no determina
definio de custos (hop, inverso da capacidade, etc)muitas vezes
definem-se os custos de modo a obter fluxos de trfego pretendidos
routers testam estado ligaes atravs de mensagens HELLO aos
vizinhosAs mensagens de anncio so disseminadas por inundao pelo AS
as mensagens de anncio OSPF de divulgao para toda a rede tmapenas
uma entrada por cada n vizinho protocolo OSPF usa directamente o
IP, ao invs de TCP ou UDPEncaminhamento Intra-AS na Internet:OSPF
(Open Shortest Path First)[RFC 2328]open protocol: protocolo pblico
29. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de
Engenharia Informtica29 Camada de RedeSegurana todas as mensagens
OSPF so autenticadas para impedir acessos no autorizadosMltiplos
caminhos caminhos de igual custo para o mesmo destinopodem ser
mantidos (RIP permite apenas um)Mtricas diferentes para a mesma
ligao dependendo do tipo deservio (campo TOS dos datagramas) e.g.,
ligao satlite com custo baixo para trfego de melhor esforo ecustos
elevados para trfego de tempo realMulticast suporte integrado de
uni/multicast [RFC 1584] OSPF multicast (MOSPF) usa a topologia
construda para OSPF unicastHierarquia suporta hierarquia de ns em
domnios de larga dimenso Um AS pode ser configurado em reas, cada
rea corre o seu alg. OSPFCaracteristicas avanadas no existentes no
RIPCaractersticas do OSPF 30. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica30 Camada de
RedeHierarquia no OSPFHierarquia em dois nveis - arealocal,
backbone. anncios do estado das ligaescirculam apenas numa rea cada
n tem conhecimento detalhadoda rea em que se insere; cada n conhece
apenas a direcopara as redes noutras reas.Ns de fronteira de rea
(Areaborder routers): conhecem asdistncias para as redes na sua
reae anunciam para os restantes ns defronteira de reaNs do
backbone: executam oprotocolo OSPF apenas no conjuntodos ns do
mesmo tipo 31. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica31 Camada de
RedeEncaminhamento Inter-ASEncaminhamento Inter-AS na Internet BGP
(Border Gateway Protocol)BGP4: standard, verso 4 [RFC 1771, e tambm
RFCs 1772, 1773]BGP fornece a cada AS meios de:1. Obter informao
sobre alcane desub-redes a partir de informaorecebida de ASs
vizinhos2. Propagar informao sobre alcanede outras subredes para
todos osrouters internos ao AS3. Determinar bons caminhos
parasub-redes a partir de informaosobre alcane e polticas do
ASPermite que uma sub-rede anunciea sua existncia para o resto
daInternet: Estou aqui! destinos no so mquinas so prefixos CDIR,
cada representandouma subrede ou colecco de subredes 32. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica32 Camada de RedeFundamentos do BGPPar de routers (pares
BGP) trocaminformao de encaminhamentoatravs de ligaes TCP
semi-permanentes: sesses (e/i)BGP sesses BGP no correspondem
aligaes fsicasQuando um AS2 anuncia umprefixo para AS1, AS2 est
aprometer que vai enviar queleprefixo quaisquer
datagramasdestinados ao mesmo AS2 pode agregar prefixos nosseus
annciosDistribuio da Informao sobre AlcanceCom sesso eBGP 3a-to-1c,
AS3envia informao sobre alcane deprefixos para AS11c pode usar iBGP
para distribuirnova informao de alcance deprefixo para todos os
routers AS11b pode reanunciar a novainformao de alcance para
AS2atravs da sesso eBGP 1b-to-2aQuando um router aprende sobre
umnovo prefixo, cria uma entrada para oprefixo na sua tabela
deencaminhamento3b1d3a1c 2aAS3AS1 AS21a2c2b1b3ceBGP sessioniBGP
session 33. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica33 Camada de RedeBGP
(Border Gateway Protocol)Protocolo de vector de caminhos(Path
vector protocol)Semelhante ao protocolo devector de distnciasCada n
da fronteira de umAS envia aos seus vizinhos(tambm fronteiras de
AS) oscustos atravs dele paracada destino incluindo adescrio do
caminho(sequncia de ns visitados) e.g. o n X envia o caminhoque
conhece para o destinoZ:Path (X,Z) = X,Y1,Y2,Y3,,ZExemplos: o n X
envia um caminho conhecidoao n WW pode ou no escolher o
caminhoanunciado com base em Custo Convenincias comerciais/polticas
Critrios tcnicos: evitar caminhos fechadosSe W aceita o caminho
comunicado por X,ento anuncia aos vizinhos:Path (W,Z) = (w,x), Path
(X,Z)Um n pode controlar o trfego queencaminha escolhendo os
anncios quefaz e.g. no quer encaminhar trfego para Y no anuncia
nenhum caminho para YProtocolo muito complexo 34. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica34 Camada de RedeAtributos do CaminhoQuando um prefixo
anunciado, o anncio inclui atributosBGP. prefixo + atributos =
caminhoDois atributos importantes: AS-PATH: contm os ASs pelos
quais o anncio para o prefixopassou: AS 67 AS 17 NEXT-HOP: indica o
router especfico, interno ao AS, que levaao AS do prximo saltoPode
haver mltiplas ligaes do AS actual ao AS do prximo saltoQuando um
router de fronteira recebe um anncio decaminho, usa a poltica de
importao (import policy) paraaceitar/declinar 35. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica35 Camada de RedeSeleco do CaminhoRouter pode aprender
sobre mais de 1 caminhopara algum prefixo de uma subrede deve
selecionar o caminhoRegras de eliminao1. Valor do atributo
preferncia local associado aocaminho: deciso poltica2. Menor
AS-PATH3. Router NEXT-HOP mais prximoroteamento batata quente -
escolhe AS com orouter fronteira que tem o caminho de menor custo4.
Critrios adicionais 36. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica36 Camada de RedeBGP
troca mensagens usando o protocolo TCP porto 179Mensagens BGP OPEN:
inicia a ligao TCP e envia autenticao do emissor UPDATE: anncio de
caminhos KEEPALIVE: mantm uma ligao aberta na ausncia demensagens
de UPDATE; usada para responder mensagemOPEN NOTIFICATION: reporta
erros em mensagens anteriores;usada para fechar uma ligaoMensagens
BGP 37. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de
Engenharia Informtica37 Camada de RedePolticas de Encaminhamento
BGPA,B,C so redes de fornecedoresX,W,Y so clientes das redes de
fornecedoresX com duas interfaces (multi-homed)ligadas a duas redes
X no vai encaminhar de B para C ... para tal, X no vai anunciar a B
ocaminho para CA anuncia para B o caminho AWB anuncia para X o
caminho BAWB no anuncia para C caminho BAW B no obtm lucro
peloencaminhamento CBAW, j quenem W ou C so clientes de B B quer C
a encaminhar para W via A B quer encaminhar apenas para/dosseus
clientesABCWXYlegendaredeclienteredeprovedor 38. Artur ArsenioRedes
de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica38
Camada de RedeConsideraes de EscalaEncaminhamento hierrquico poupa
espao nas tabelas de encaminhamento eeconomiza mensagens de
actualizao das condies da redeFlexibilidade: se dominio (AS)
torna-se demasiado grande, pode ser divididoConsideraes
polticasInter-AS: as administraes dos domnios querem controlar como
e por onde oseu trfego encaminhado atravs da internet.Intra-AS: no
tm em geral requisitos de natureza polticaConsideraes de
desempenhoInter-AS: interesses polticos podem prevalecerIntra-AS:
critrios tcnicos de velocidade e optimizao de recursosPorqu
diferentes protocolosInter-AS e Intra-AS 39. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica39
Camada de RedeEncaminhamento naInternet - RevisoServios da camada
de rede Circuitos virtuais DatagramasFuncionamento de um
encaminhador (router)Camada de rede na Internet: o protocolo
IPPrincpios de encaminhamento seleco de um caminhoOutros aspectos
da camada de rede na Internet DHCP, NAT, ICMP, IPv6Encaminhamento
hierrquicoEncaminhamento na Internet intra domnio inter
domnioEncaminhamento multicastEncaminhamento Intra-ASna InternetRIP
(Routing InformationProtocol)ExemploRIP: Falha de umaLigaoRIP:
Processamento deTabelasOSPF (Open ShortestPath First)Caractersticas
do OSPFHierarquia no OSPFEncaminhamento Inter-ASna InternetBGP
(Border GatewayProtocol)MensagensProtocolos Inter vs
Intra-ASEncaminhamento Intra-ASna InternetRIP (Routing
InformationProtocol)ExemploRIP: Falha de umaLigaoRIP: Processamento
deTabelasOSPF (Open ShortestPath First)Caractersticas do
OSPFHierarquia no OSPFEncaminhamento Inter-ASna InternetBGP (Border
GatewayProtocol)MensagensProtocolos Inter vs Intra-AS 40. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica40 Camada de RedeDuplicaona criaoduplicaoR1R2R3
R4Encaminhamento Unicast Ponto-a-PontoEncaminhamento Broadcast
Envia pacotes de um n paratodos os outros ns na rede Duplicao na
fonte ineficientee requer IPs de todos os destinosEncaminhamento
Multicast entrega cpias do mesmo pacotea um grupo de
receptores(subconjunto da rede)Broadcasting e o Multicasting
Ponto-Multiponto: suportam, aonvel da camada de rede, aplica-es com
vrios participantes:e.g., video on demand, interacti-ve games,
software distribution. Broadcast no Gnutella, no OSPFEncaminhamento
Broadcast- Duplicao na fonteMltiplas ligaes ponto a pontoversus
ligao broadcast 41. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica41 Camada de
RedeEncaminhamento Broadcast Duplicao dentro da redeInundao: quando
n recebe pacotesde broadcast, envia cpia para todos osvizinhos
Problemas: ciclos e tempestades debroadcastInundao controlada: n
somente fazbroadcast com o pacote se j no o tiverfeito antes com o
mesmo pacote N mantm lista sobre broadcastIDs dospacotes para os
quais j fez broadcastDescarta pacotes recebidos, j na lista Segunda
abordagem: envia pelo caminhoinverso (Reverse Path Forwarding -
RPF)s re-encaminha pacote se chegou pelocaminho unicast mnimo entre
n e fontervores minimas (spanning trees) Nenhum pacote redundante
recebidopor outro nR1R2R3 R4Duplicao dentro da
rededuplicaotransmissoduplicada 42. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica42
Camada de RedeABGDFCEABGDFCEBroadcast iniciado em A Broadcast
iniciado em FSpanning TreesConstri-se uma rvore Uma spanning tree
de um grafo G=(N,E) um grafo G=(N,E) E um subconjunto de E, G
conectado e no contm ciclosNs encaminham cpias somente ao longo
desta rvore (spanning tree)Minimum Spanning Tree rvore cujo custo
(soma do custo dos ramos) ominimo de todos os grafos de spanning
trees possveis 43. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica43 Camada de
RedeABGDEcF12345Construo da rvorepasso-a-passoABGDEcFrvore
construdaAboardagem Center-Based Define-se um n central Cada n
envia mensagem de juntar ponto-a-ponto (unicast) para o n central
Mensagem re-encaminhada at que chegue a um n j pertencente
rvoreSpanning Tree ConstruoExemplo: N central E 44. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica44 Camada de Redeirouter com membrodo grupo ligadorouter
sem membrosdo grupo multicastligadosligao usada para oenvio, i
indica a ordemde adio da ligaopelo algoritmoLEGENDAR1R2R3R4R5R6
R72163 45S: fonteEnvio pelo Caminho Inversose (datagrama mcast
recebido num canal de entrada no caminhomnimo de volta para a
fonte)ento inunda o datagrama por todos os canais de sadaseno
ignora o datagramaInformao no router de caminhos mnimos unicast
dele para a fontecada router tem um comportamento de envio
simples:rvore de Caminhos Minimos - rvore de encaminhamento
mcastcomposta pelos caminhos mnimos da fonte para todos os
receptoresReverse Path Forwarding RPF: Aboardagem Source-Based 45.
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de
Engenharia Informtica45 Camada de Rede resultado uma rvore de
caminho mnimo inversa especfica para a fonte- pode ser uma m
escolha para ligaes de dados assimtricasR1R2R3R4R5R6 R7datagrama
vai ser re-encaminhadoLEGENDAS: fontedatagrama no vai
serre-encaminhadorouter com membro dogrupo ligadorouter sem membros
dogrupo multicast ligadosExemplo Envio pelo Caminho Inverso(Reverse
Path Forwarding) 46. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica46 Camada de
Redervore de encaminhamento contm sub-rvores sem membros do grupo
no h necessidade de enviar datagramas pelas sub-rvores mensagens de
poda enviadas para trs pelo router sem nenhummembro do grupo para a
frenteR1R2R3R4R5R6 R7mensagem de podaLEGENDAS: fonteligao com envio
mcastPPProuter com membro dogrupo ligadorouter sem membros dogrupo
multicast ligadosEnvio pelo Caminho Inverso- poda (pruning) 47.
Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de
Engenharia Informtica47 Camada de RedeEndereos de grupo e
ProtocolosMulticastEndereos de grupo m-cast atribudosa todos os
participantes no grupoA Internet usa endereos da classe Dpara
m-casto 224.0.0.0 - 239.255.255.255Distribuio de endereos m-cast
gerida pelo protocolo IGMPProtocolos para multicastLAN-to-router
(ou host-to-router)IGMP, entre host local e o seu
Router+Router-to-routerAlgoritmos multicasting da camada de
redeCore Based Trees (CBT)ou, Center-Based approachSource Based
TreesDistance Vector Multicast RoutingProtocol (DVMRP)Protocol
Independent Multicast IGMP(PIM)Multicast Open Shortest Path
First(MOSPF)Necessrio identificar subgrupo m-cast a que se destina
a mensagem desnecessrio no Broadcastrouter commembro dogrupo
ligadorouter sem membrosdo grupo ligados 48. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica48
Camada de RedeEncaminhamento Multicast LAN-to-routerProtocolo
IGMPIGMP opera entre host local e seu router Tipicamente via a LAN
(e.g., Ethernet)IGMP usa directamente o IP nmero de protocolo no
IP: 2Router interroga queries os Hosts locaispor info sobre m-cast
group membershipRouter liga Hosts activos rvore m-castvia um
protocolo m-castHosts respondem com membership reportsHost envia
leave-group msg para sair optional j que o router
verificaperiodicamente (conceito soft state) leave-group causa sada
imediataInternet Group Multicast Protocol v3 [RFC 3376]Tipos de
Mensagens IGMPhost leaves thegrouphostleave group(opcional)host
wants to joingrouphostmembershipreportquery for specificm-cast
grouproutermembershipquery:specificquery for currentactive
multicastgroupsroutermembershipquery:generalObjectivoEnviadoporIGMP
msgtype 49. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica49 Camada de
RedeEncaminhamento Multicastrouter-to-routerProblema: achar a
rvoremelhor (e.g., menor custo) queinterliga todos os membroslocais
do grupo mcast rvore: nem todos os caminhosentre routers so
usadosrvore nica usada portodos os membros do grupoa raz (A) o CORE
ou oponto Rendez Voustodas as mensagens vopelo CORECada fonte (A,B)
a raz dasua prpria rvore porgrupo fazendo ligao comtodos os
membrosrvore distinta de cadafonte para os receptoresOpes na
construo de rvoresCORE-BASED/SHARED TREE(rvore Partilhada)SOURCE
BASED TREE(rvore baseada na origem) 50. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica50
Camada de Redervore na fonte (source-based or source-rooted) vs
rvore partilhada (shared tree)Partilhada Core-Based/Shared Tree
grupo usa uma rvore nicarvore de custo mnimo (Steiner) rvore
baseada em um centro rvores utilizam normalmente menosligaes
(considerar minimo despanning tree vs. shortest path tree)Baseada
na origem Source-Rooted uma rvore por fontervores de caminhos
mnimos envio pelo caminho inverso nenhum ponto nico de falha
singlepoint-of-failure (o CORE) menos trafego centralizado ( volta
doCORE no caso da rvore partilhada)pacote enviado pelo caminho
maiscurto para o receptorOpes de sinalizao para construir rvore
Receiver-initiated: receptores enviammensagens para a origem. A
rvore formada pelo caminho que as mensagensseguem at fonte.
Broadcast & Prune: um n usa Reverse-Path Forwarding para fazer
o broadcast darvore. Receptores fazem a poda da rvorecaso no
queiram receber os dados Um router que recebe pacotes mcastmas no
contm mquinas mcastligadas envia uma mensagem de podaao upstream
router.Opes de sinalizao para construir rvore Receiver-initiated:
receptores enviammensagens para a origem. A rvore formada pelo
caminho que as mensagensseguem at fonte. Broadcast & Prune: um
n usa Reverse-Path Forwarding para fazer o broadcast darvore.
Receptores fazem a poda da rvorecaso no queiram receber os dados Um
router que recebe pacotes mcastmas no contm mquinas mcastligadas
envia uma mensagem de podaao upstream router. 51. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica51 Camada de Redervore de Steinerrvore de Steiner: rvore
de custo mnimo ligandotodos os routers com membros locais do
grupomcast problema NP-completo existem excelentes heursticas no
usada na prtica:complexidade computacionalnecessita informaes sobre
a rede inteiramonoltica: recalculada sempre que um router precisa
seradicionado ou retirado 52. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica52 Camada de
RedeExemplo: Assumir escolha do centro R6(anunciado por exemplo
numa pgina web)ordem em que as mensagens dejuntar so
geradasLEGENDA1R1R2R3R4R5R6 R7231router com membro do grupo
ligadorouter sem membros do grupo ligadosrvores Partilhadasrvore de
envio nica partilhada portodosum router eleito como centro da
rvorepara juntar-se a um grupo: novos membros juntam-se e deixam
arvore com mensagens explicitas decontrolo de juntar e libertar
router de fora envia msg-juntar unicastendereada ao router central
msg-juntar processada pelos routersintermedirios e encaminhada para
o centro msg-juntar ou chega a um ramo da rvorej existente para
este centro, ou chega aocentrocaminho seguido por msg-juntar
torna-se umnovo ramo da rvore para este routerManuteno do caminho
router downstream emite ECHO-REQUEST router upstream refresca o
estado do canal e responde com ECHO-REPLYManuteno do caminho router
downstream emite ECHO-REQUEST router upstream refresca o estado do
canal e responde com ECHO-REPLY 53. Artur ArsenioRedes de
Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia Informtica53
Camada de RedeDVMRP foi o primeiro protocolo m-cast na
InternetInicialmente - inundao: a fonte envia datagrama inicial por
broadcastpara todos os routers (usando o caminho inverso (RPF -
Reverse PathForwarding) - rvore baseada na fontervore RPF baseada
em tabelas de encaminhamento prprias doDVMRP, construdas por meio
da comunicao entre routers DVMRP nada assume sobre o encaminhamento
unicast subjacenteMensagens de poda pruning fluem para cimaRouters
sem hosts activos (nesse grupo m-cast) saem da rvoreRecursivamente,
routers interiores sem descendentes activosremovem-se da rvore aps
timeout (3 minutos na Internet)rvores Baseadas na Fonte DVMRP:
Distance Vector Multicast Routing ProtocolEncaminhamento Multicast
na Internet [RFC1075] 54. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica54 Camada de
RedeTneisComo ligar ilhas de routers multicast num mar de routers
unicast?datagrama mcast encapsulado dentro de um datagrama
normalsem endereo multicastdatagrama IP normal enviado atravs de um
tnel via IP unicast regularpara o router mcast receptorrouter mcast
receptor desencapsula para obter datagrama mcastTopologia fsica
Topologia lgica 55. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica55 Camada de
RedeDenso (Dense Mode) Disperso (Sparse mode)rvores Baseadas na
Fonte PIM: Protocol Independent Multicastmembros do grupo
densamenteempacotados, em estreitaproximidaderequer maior
disponibilidade delargura de bandanmero de redes com membros do
grupopequeno em relao ao nmero de redesinterligadasmembros do grupo
muito dispersosmenor disponibilidade de largura de bandano depende
de nenhum algoritmo de encaminhamento unicastsubjacente (trabalha
com todos)participao dos routers nosgrupos assumida at que
osrouters se removam explicitamenteconstruo da rvore mcast
ditadapelos dados (e.g., RPF)sem participao at que os routers
sejuntem explicitamenteconstruo da rvore mcast ditada
pelosreceptores (e.g., baseada em centro)Modos de distribuio
multicast 56. Artur ArsenioRedes de Computadores
2010/2011Departamento de Engenharia Informtica56 Camada de RedeRPF
com inundao e podaSemelhante ao DVMRPDiferena: uso das tabelas de
encaminhamento unicastRouters que no esto no caminho de um membro
do grupo enviammensagens de podaProtocolo de encaminhamento unicast
subjacente fornece asinformaes referentes ao datagrama a chegar,
necessrias ao RPFInundao menos complicada (menos eficiente) que a
do DVMRPPossui mecanismo no protocolo para router detectar se n
folhaPIM DM (Protocol IndependentMulticast - Dense Mode) 57. Artur
ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento de Engenharia
Informtica57 Camada de RedePIM - SM(Sparse Mode)abordagem baseada
em centrorouter envia msg de juntar parao ponto de
encontro(rendezvous point - RP) routers intermediriosactualizam
estado eencaminham msg. de juntaraps se juntar via RP, routerpode
mudar para rvorebaseada na fonte performance melhorada menos
concentrao caminhos
menoresR1R2R3R4R5R6R7juntarjuntarjuntarmulticast dos dadosa partir
do pontode encontro (RP)ponto deencontrofonte(s):dados via router
unicast para o RP,que os distribui ao longo da rvorecom raiz no
RPRP pode estender rvore mcast paracima at a fonteRP pode enviar
msg. parar p/ fonte seno houver receptores ligados ningum est a
ouvir! 58. Artur ArsenioRedes de Computadores 2010/2011Departamento
de Engenharia Informtica58 Camada de RedeServios da camada de rede
Circuitos virtuais DatagramasFuncionamento de um encaminhador
(router)Camada de rede na Internet: o protocolo IPPrincpios de
encaminhamento seleco de um caminhoOutros aspectos da camada de
rede na Internet DHCP, NAT, ICMP, IPv6Encaminhamento
hierrquicoEncaminhamento na Internet intra domnio inter
domnioEncaminhamento multicastEncaminhamentoBroadcast na
InternetEncaminhamentoMulticast na InternetIGMPrvores
Partilhadasrvores Baseadas naFonteDVMRP: Distance VectorMulticast
Routing ProtocolPIM: Modo DensoPIM: Modo
DispersoEncaminhamentoBroadcast na InternetEncaminhamentoMulticast
na InternetIGMPrvores Partilhadasrvores Baseadas naFonteDVMRP:
Distance VectorMulticast Routing ProtocolPIM: Modo DensoPIM: Modo
DispersoEncaminhamento Multicast
